Οι ερευνητές πέτυχαν την πρώτη μέτρηση και ενεργό ρύθμιση της κβαντικής αβεβαιότητας σε πραγματικό χρόνο, χρησιμοποιώντας υπερταχείς παλμούς συμπιεσμένου φωτός με ανάλυση αυτοδευτερολέπτου.
Το αποτέλεσμα δημοσιεύτηκε στο Light: Science & Applications και εγκαινιάζει την υπερταχή κβαντική οπτική, με άμεσες προεκτάσεις σε ασφαλείς επικοινωνίες κλίμακας πεταχέρτζ.
Τι επιτεύχθηκε
Παρήχθησαν τα συντομότερα συντεθειμένα κβαντικά κύματα φωτός, καλύπτοντας 0,33–0,73 PHz μέσω εκφυλισμένης τετρακύματης μίξης, με πειραματική επιβεβαίωση συμπίεσης πλάτους.
Παρατηρήθηκε για πρώτη φορά η χρονική δυναμική της αβεβαιότητας πλάτους του συμπιεσμένου φωτός, δείχνοντας ότι η αβεβαιότητα είναι ελέγξιμη και ρυθμιζόμενη σε πραγματικό χρόνο.
Σύμφωνα με την αξιολόγηση του Πανεπιστημίου της Αριζόνα, πρόκειται για την πρώτη επίδειξη υπερταχούς συμπιεσμένου φωτός και την πρώτη μέτρηση και έλεγχο της κβαντικής αβεβαιότητας σε πραγματικό χρόνο.
Πώς λειτουργεί
Η παραγωγή επιτεύχθηκε με διαχωρισμό μιας δέσμης λέιζερ σε τρία κανάλια και εστίαση σε λιωμένο διοξείδιο του πυριτίου, όπου η τετρακύματη μίξη δημιούργησε υπερταχείς συμπιεσμένους παλμούς.
Μικρές μεταβολές στη γωνία πρόσπτωσης ρύθμιζαν τη σχετική άφιξη φωτονίων και το είδος της συμπίεσης, επιτρέποντας εναλλαγή μεταξύ συμπίεσης πλάτους και φάσης με απλό μηχανικό έλεγχο.
Η προσέγγιση γεφυρώνει τις τεχνικές υπερταχών παλμών με την κβαντική οπτική και ανοίγει νέο πεδίο εφαρμογών στην υπερταχή κβαντική επιστήμη.
Καινοτομίες και έλεγχος
Η εργασία δείχνει ότι η κβαντική αβεβαιότητα δεν είναι στατικό όριο αλλά δυναμικό μέγεθος που μπορεί να παραμετροποιηθεί και να ελεγχθεί σε πραγματικό χρόνο.
Ο μηχανικός έλεγχος του τύπου συμπίεσης καθιστά δυνατή την προσαρμογή του κβαντικού θορύβου στις στοχευμένες παρατηρήσιμες με υψηλή χρονική πιστότητα.
Οι μετρήσεις με ανάλυση αυτοδευτερολέπτου καταγράφουν την εξέλιξη των κβαντικών καταστάσεων στη φυσική τους χρονική κλίμακα, καθιερώνοντας νέα μετρολογία στην κβαντική οπτική.
Κρυπτογραφία και ασφάλεια
Παρουσιάστηκε πρωτόκολλο κβαντικής κρυπτογράφησης κλίμακας πεταχέρτζ, όπου η πληροφορία ενσωματώνεται στις διακυμάνσεις της κβαντικής αβεβαιότητας των υπερταχών συμπιεσμένων κυματομορφών.
Η κωδικοποίηση σε συμπιεσμένες κυματομορφές προσφέρει ενδογενή ανθεκτικότητα σε υποκλοπές, καθώς κάθε παρέμβαση αλλοιώνει μετρήσιμα την κβαντική κατάσταση και μειώνει την ακρίβεια αποκωδικοποίησης ενός εισβολέα.
Η προσέγγιση υπόσχεται υψηλότερους ρυθμούς μετάδοσης και αυξημένα επίπεδα ασφάλειας για δίκτυα επόμενης γενιάς σε υπερταχείς χρονικές κλίμακες.
Επιπτώσεις και εφαρμογές
Το αποτέλεσμα θεμελιώνει την υπερταχή κβαντική οπτική και ανοίγει δρόμο για κβαντικούς αισθητήρες και φασματοσκοπία με αυτοδευτερολεπτική ανάλυση.
Υποστηρίζει την προοπτική κβαντικής πληροφορικής και οπτοηλεκτρονικής σε χρονικές κλίμακες πεταχέρτζ, με ελέγξιμες καταστάσεις φωτός σε πραγματικό χρόνο.
Η αξιοποίηση συμπιεσμένου φωτός έχει ήδη βελτιώσει ανιχνευτές βαρυτικών κυμάτων, και η υπερταχής εκδοχή της μπορεί να επεκτείνει σημαντικά αυτές τις δυνατότητες.
Ποιοι συμμετείχαν
Την έρευνα ηγήθηκε ο Mohammed Th. Hassan στο Πανεπιστήμιο της Αριζόνα με διεθνείς συνεργάτες, και δημοσιεύτηκε στο Light: Science & Applications.
Συμμετείχαν ομάδες από ιδρύματα όπως το ICFO στην Ισπανία και το LMU Μονάχου, συμβάλλοντας στον σχεδιασμό και την υλοποίηση του πειράματος.
Η εργασία έτυχε ευρείας προβολής από επιστημονικά μέσα και ιστότοπους του χώρου, επιβεβαιώνοντας την πρωτοτυπία και το εύρος των επιπτώσεών της.
Πηγές
- University of Arizona — Quantum uncertainty tamed
- Research@Arizona — News
- Light: Science & Applications — Article
- PubMed — Record
- Phys.org — News
- Quantum Computing Report — Coverage
- The Quantum Insider — Coverage
0 Σχόλια