Wielowymiarowe fotony kluczem do przenoszenia informacji
Fizykom z obu tych instytucji udało się celowo projektować fotony w przestrzeni i czasie tak, żeby przyjmowały złożone, wielowymiarowe struktury. Taki strukturalny foton może przenosić informacje nie tylko w standardowych właściwościach, jak polaryzacja, lecz również w innych stopniach swobody. O szczegółach swoich dokonań członkowie zespołu badawczego piszą na łamach Nature Photonics.
Czytaj też: Naukowcy odczytali informacje z kubitów Majorany. Przełom dla komputerów kwantowych
Jak sami przyznają, sukces w eksperymentach sprawił, że zyskali możliwość tworzenia i kontrolowania wysokowymiarowych stanów fotonów w sposób wcześniej niedostępny. W praktyce oznacza to znaczący krok w stronę praktycznych zastosowań w zakresie komunikacji kwantowej, czujników o wysokiej rozdzielczości oraz sieci kwantowych przyszłości.
Sukces uczonych z Hiszpanii i Południowej Afryki jest tym bardziej istotny, iż każdy foton o strukturze wielowymiarowej może przenosić dużo większą ilość informacji niż zwykły foton. Dzięki temu systemy komunikacji kwantowej mogą stać się bardziej pojemne, transmisja danych stanie się bezpieczniejsza dzięki lepszemu kodowaniu,a optyczne narzędzia obrazowania i detekcji uzyskają wyższe rozdzielczości oraz czułość.
Jest dobrze, lecz potrzeba jeszcze nieco czasu
Ale czy można już otwierać szampana i świętować sukces? Warto się z tym wstrzymać, wszak sami zainteresowani zwracają uwagę na kilka potencjalnych przeszkód. Po pierwsze, transmisja kwantowa na dużą odległość zmaga się z poważnymi ograniczeniami. Nie wszystkie kanały transmisyjne dobrze współpracują ze skomplikowanymi stanami fotonów, co ogranicza efektywny zasięg przesyłu. Wybawieniem mogą okazać się na przykład fotony o właściwościach topologicznych, które mogą być bardziej odporne na zakłócenia w środowisku transmisyjnym. W praktyce oznaczałoby to zabezpieczenie ich stanu nawet w trudniejszych warunkach.
Czytaj też: Fizycy odkryli lewitujące kryształy czasu. Możesz wziąć je w ręce i wykorzystać na wiele sposobów
Pozostaje nam więc czekanie na dalsze doniesienia ze strony fizyków. Szczególnie, że mówi się o potencjalnej rewolucji w odniesieniu do technologii bezpiecznej komunikacji kwantowej. Zalet jest więcej, chociażby dotyczące bardziej dynamicznego rozwoju ultraszybkiego przetwarzania danych czy powstania nowych czujników o ekstremalnej czułości, stosowanych w nauce, medycynie i przemyśle.