Ефективно заплетени фотони, науката и живота
Ефективно заплетени фотони
Нов начин да впримчат фотони е с предимство пред всички останали.
Квантова физика е известен със своята не-интуитивен: концентрацията на парадоксите го поставя на остриетата на теорията на относителността и космологията заедно. Най-обсъжданите днес Категории на квантовата физика, която парадоксално, въплътени в своята цялост - това е квантовата информация и квантовата оптика.
Photon греди, заснети с помощта на CCD. Цветовете съответстват на интензивността от черен (ниска) до бял (максимум). (Снимка: Егор Kovlakov.)
Quantum информационната сигурност - Светия Граал за сигурно предаване на данни технология. Така наречената квантова криптография е квантов изненадващо явление - заплитане на фотони (елементарни частици, носещи електромагнитни смущения и по-специално, светлина).
Нейната същност е, че два фотона, произведени в определен начин са свързани, така че промяната на състоянието на един от тях води до временна промяна в състоянието на друг, дори ако те са на голямо разстояние един от друг. Entanglement може да се използва за сигурно предаване на данни: ако някоя трета страна ще се опита да копира информацията, която ще бъде незабавно известен с настоящите си собственици. Въпреки това, най-заплетените фотони, а след това все още запазват участието си в неизбежен взаимодействието с външния свят - проблемът е много, много трудно.
Станислав Straupe от MSU го казва по следния начин: "заплете състояние е характерно и универсални. Единственият проблем е, че за по-голямата част от частици взаимодействие с околната среда бързо унищожава оплитането. Фотоните са същите като на практика нищо не си взаимодействат, така че те са много удобни обекти за експерименти в тази област. "
Повечето от източниците на светлина с които се сблъскваме в живота - на слънцето, лампи с нажежаема жичка, лазери, светодиоди - наречен класически, отделяни в атмосферата: фотоните се подчиняват на дадена статистическа дистрибуция. некласически Източникът на светлина се отклонява от една или две фотони за единица време, и да се създаде такъв източник е трудно. Това може да стане, например, за да се изолира единичен атом или квантова точка и записва единични фотони, отделяни в резултат на възбуждане.
За да заплетени фотони, често се използва ефектът на спонтанна параметри разсейване на светлината в нелинейни кристали. За тази кристална със специфични оптични свойства се облъчва т.нар помпа лазер. А фотон от лазерния лъч навлиза кристала е разделена на две фотони, чиято енергия е равна на сумата от енергията на помпата фотон. Поради опазването закони са взаимно свързани фотони или усукани, но основният проблем на този метод на объркване е ниската ефективност и необходимостта да се филтрира фотоните на изхода, за да получите на двойката с необходимите качества.
метод може да се използва не само в квантова криптография, въпреки че в момента това е най-развитата област на приложение на фотонен заплитане. "За разлика от класическите комуникационни системи, където няма значение какъв вид азбука, използван за кодиране на съобщението и да използва двоичен код достатъчно (0 и 1), още по-трудно в квантовата комуникация. Оказва се, че увеличението на измерение на азбуката не само увеличава количеството на информацията, кодирана в един фотон, но също така увеличава личния живот на комуникации. Ето защо, квантовата комуникационни системи, включително и въз основа на информацията в кодиране пространствена форма на фотони, интересна физика, и индустрията, "- каза Станислав Straupe.
Може би нов начин да се впримчат фотони ще създаде оптичния канал на сателит в орбита, където е невъзможно да се постигне оптично влакно.
Източник: Наука и живот, nkj.ru
Вижте също:
