Güneş ışığıyla üretilen foton çiftleri, mükemmel bir şekilde birbirine dolanmış durumda %94 doğruluk oranına ulaştı.
Güneş ışığı, birbirine dolanmış foton çiftleri üretmek için kullanıldı ve bu da kuantum teknolojisinin enerji yoğun lazerlere olan bağımlılığını nasıl azaltabileceğine dair erken bir bakış sunuyor. Ottawa Üniversitesi ve Almanya'nın Erlangen kentindeki Max Planck Işık Bilimi Enstitüsü'ndeki araştırmacılar, birçok fotonik kuantum hesaplama ve kuantum iletişim sisteminde temel öneme sahip olan birbirine dolanmış fotonları üretmek için odaklanmış güneş ışığını kullandılar.
Optica dergisinde yayınlanan araştırma , güneş ışığının lazer tabanlı kuantum kaynaklarının yerini alabileceğini öne sürmüyor . Bu sistemler daha hassas ve daha güçlü sonuçlar üretiyor. Ancak çalışma, dolanık fotonlar oluşturmak için kullanılan ışığın mutlaka bir lazerden gelmesi gerekmediğini göstererek, bunun böyle olduğuna dair uzun süredir devam eden varsayımı sorguluyor.
Birbirine dolanmış fotonlar, kuantum özellikleri bağlantılı ışık parçacıkları çiftleridir. İki parçacık birbirinden ayrı olsa bile, bir parçacığın ölçümü diğerinin karşılık gelen ölçümü hakkında bilgi verebilir. Bu davranış, birbirine dolanmış fotonları kuantum şifreleme ve diğer kuantum bilgi işleme biçimleri için kullanışlı hale getirir.
Çoğu sistem bu çiftleri kendiliğinden parametrik aşağı dönüşüm yoluyla üretir. Bu süreçte, bir lazer özel bir kristalden geçer ve ilişkili kuantum özelliklerine sahip fotonlar üretir. Araştırmacılar, tutarlı ışık ürettikleri için lazerleri tercih etmişlerdir; yani dalgalar tutarlı bir fazı korur ve genellikle dar bir dalga boyu aralığında çalışırlar.
Güneş ışığı tutarlı değildir. Birçok dalga boyu içerir ve Dünya'ya farklı yönlerden ulaşır; bu da onu dolanık fotonlar üretmek için pek olası bir aday gibi göstermez.
Ottawa ve Max Planck araştırmacıları daha önce bu soruyu teorik çalışmalar ve ışık yayan diyotlar kullanarak yapılan deneylerle incelemişlerdi. Çalışmaları, ilgili kuantum özelliğinin ışığın dalga boyuna veya yönüne bağlı olmaması durumunda tutarsız ışığın dolanıklık üretebileceğini öne sürmüştü.
Güneş ışığıyla polarizasyon-dolanık foton çiftleri üretmek için deneysel düzenek. Güneş yoğunlaştırıcı sağda; foton kaynağı ve elektronik devreler solda, ışığı engelleyen bir çadırda yer almaktadır. Ek resim: Kaynağın optik bileşenleri ve çığ fotodiyotları.
Güneş enerjisi testi için araştırmacıların güneş ışığını küçük bir kristale yönlendirecek kadar yoğunlaştırmaları gerekiyordu. Max Planck Enstitüsü'nden Hanieh Fattahi'nin ekibi, pencere boyutunda bir Fresnel merceğinden gelen ışığı toplayıp ince bir optik fiber içine yönlendiren, koni şeklinde cam bir yoğunlaştırıcı geliştirdi.
Ekip, sistemi enstitüde üç gün boyunca açık havada test etti. Elde edilen foton çiftleri, mükemmel bir şekilde dolanık bir durumla yaklaşık %94 doğruluk oranına ulaştı. Deney ayrıca, parçacıklar arasındaki korelasyonların klasik fizikle açıklanabilir olmaktan ziyade gerçekten kuantum olup olmadığını belirlemeye yardımcı olan bir test olan Bell eşitsizliğini de ihlal etti.
Bell ihlali sınırlıydı ve araştırmacılar bunu kısmen zayıf mevsimsel güneş ışığına ve geçen bulutlara bağladılar. Dolanıklık kalitesi de lazerle çalışan sistemlerden elde edilen en iyi sonuçlarla eşleşmedi. Ottawa Üniversitesi'nde yüksek lisans öğrencisiyken araştırmaya eş liderlik eden ve şu anda Lawrence Berkeley Ulusal Laboratuvarı'nda çalışan Cheng Li, bu eksikliğin muhtemelen güneş ışığının doğasından ziyade optik bileşenlerdeki bozulmalardan kaynaklandığını söyledi.
Bunu bir ilke kanıtı olarak nitelendirdi.
Araştırmacılar şu anda kaynağın parlaklığını ve dolanıklığın kalitesini iyileştirmek için çalışıyorlar. Daha yetenekli bir sistem, sonunda laboratuvar dışında, uzak yerlerde veya uydularda da kullanılabilir hale gelebilir.
Bu olasılık, teknolojinin cazibesinin bir parçasıdır. Lazer tabanlı sistemler elektrik, stabilizasyon ve soğutma gerektirirken, enerjilerinin büyük bir kısmı ısı olarak kaybolur. Doğrudan güneş ışığıyla çalışan bir kaynak, elektriksel-optik dönüşüm adımını ortadan kaldırabilir.
Li, uydu sistemlerinin bir gün yörüngede zaten mevcut olan güneş ışığını kullanarak kuantum şifreleme anahtarları üretebileceğini söyledi. Bu fikir henüz uygulamaya geçmekten çok uzak olsa da, deney kuantum altyapısının inşasına farklı bir yaklaşım getiriyor.
Kaynak :
https://www.techspot.com/news/113454-su ... chers.html
