Splątanie kwantowe występuje, gdy dwa lub więcej systemy oddziałują w taki sposób, że ich stany kwantowe nie mogą być opisane niezależnie od stanów kwantowych całości. Problem polega na tym, że gdy układy wchodzą w interakcję z otoczeniem, splątanie niemal natychmiast zostaje przerwane.
Czytaj też: Eniony zrewolucjonizują obliczenia kwantowe? Jeszcze dwa lata temu nie mieliśmy pewności, czy istnieją
Zespół uczonych z São Paulo Research Foundation (FAPESP) stworzył źródło światła, które pozwala na wytworzenie dwóch splątanych wiązek. Szczegóły opublikowano w czasopiśmie Physical Review Letters.
Tym źródłem światła był optyczny oscylator parametryczny, czyli OPO, który zazwyczaj składa się z kryształu o nieliniowej reakcji optycznej umieszczonego pomiędzy dwoma lustrami tworzącymi wnękę optyczną. Kiedy jasna zielona wiązka świeci na aparaturę, dynamika kryształu-luster wytwarza dwie wiązki światła z korelacjami kwantowymi. Dr Hans Marin Florez, jeden z autorów badania
Niestety, światło emitowane przez OPO nie jest w stanie oddziaływać z innymi układami związanymi z informacjami kwantowymi, np. ultrazimnymi atomami czy jonami.
Nasza grupa pokazała we wcześniejszych pracach, że same atomy mogą być wykorzystane jako medium zamiast kryształu. Wyprodukowaliśmy zatem pierwsze OPO oparte na atomach rubidu, w którym dwie wiązki były intensywnie kwantowo skorelowane – w ten sposób uzyskaliśmy źródło, które mogło oddziaływać z innymi układami o potencjale służenia jako pamięć kwantowa, takimi jak zimne atomy. Dr Hans Marin Florez
Nie wystarczyło to jednak do wykazania, że wiązki były splątane. Fazy wiązek, które mają związek z synchronizacją fal świetlnych, również musiały wykazywać korelacje kwantowe. To właśnie udało się osiągnąć w nowym badaniu.
Powtórzyliśmy ten sam eksperyment, ale dodaliśmy nowe kroki detekcji, które pozwoliły nam zmierzyć kwantowe korelacje w amplitudach i fazach generowanych pól. W rezultacie byliśmy w stanie wykazać, że były one splątane. Co więcej, technika detekcji pozwoliła nam zaobserwować, że struktura splątania była bogatsza, niż byłoby to typowo scharakteryzowane. Zamiast dwóch sąsiadujących ze sobą pasm widma, które są splątane, w rzeczywistości wytworzyliśmy układ składający się z czterech splątanych pasm widma. Dr Hans Marin Florez
Udało się splątać amplitudy i fazy. Ma to duże znaczenie w wielu protokołach związanych z kryptografią i informatyką kwantową. Zwiększenie czułości magnetometrów atomowych używanych do pomiaru fal alfa emitowanych przez ludzki mózg jest innym z potencjalnych zastosowań nowej technologii.
