Исследователи разблокировали скрытые измерения внутри одного фотона
Ученые научились формировать квантовый свет, создавая высокоразмерные состояния, которые могут переносить значительно больше информации на один фотон, открывая новые горизонты для коммуникаций и технологий
Короткое резюме
Физики из Университета Витватерсранда и Университета Барселоны продемонстрировали методы целенаправленного формирования света на квантовом уровне в пространстве и времени для создания высокоразмерных и многомерных квантовых состояний. Используя контроль пространственного рисунка, времени и спектра фотона, они создают так называемые структурированные фотоны.
Прогресс в этой области за последние 20 лет был значительным: от практически пустого инструментария до компактных и эффективных источников структурированного квантового света на чипе. Основное преимущество — возможность использования высокоразмерных алфавитов кодирования, что позволяет каждому фотону переносить больше информации и лучше противостоять помехам, что особенно важно для защищённых систем квантовой связи.
Несмотря на прогресс, остаются проблемы с дальностью передачи структурированного света в реальных условиях. Для их решения исследуются топологические свойства квантовых состояний, которые могут стабилизировать информацию. Прорывы в многомерной запутанности и ультрабыстром структурировании прокладывают путь к высокоразрешающей квантовой визуализации и сетям, но для роста необходима дальнейшая работа по увеличению размерности и устойчивости состояний.
Создание структурированных фотонов
Учёные научились контролировать пространственный рисунок, время и спектр фотона для создания высокоразмерных квантовых состояний, переносящих больше информации
Переход от лаборатории к практике
Инструменты, такие как фотоника на чипе и нелинейная оптика, превращают структурированные квантовые состояния из лабораторных концепций в практические системы для сетей и визуализации
Проблема дальности передачи
Структурированные фотоны пока имеют ограниченную дальность передачи по сравнению с традиционными свойствами, такими как поляризация, что стимулирует поиск новых решений
Топология как решение
Исследование топологических свойств квантовых волновых функций обещает сохранение квантовой информации даже при хрупкой запутанности, повышая устойчивость сигналов
Текст сгенерирован с использованием ИИ
