Если квантовая связь когда-либо станет стандартом — если когда-нибудь появится квантовый Интернет, например, — впереди нас ждут технические проблемы. Среди наиболее важных будут устройства, которые могут отправлять и получать квантовые данные. С этой целью исследователи из Стэнфордского университета создали новый квантовый источник света, который когда-нибудь может стать основой для квантовой коммуникации. Они объяснили свои выводы в статье, опубликованной журналом Nature Photonics.
По общему признанию, физика квантовой связи сложна. Стандартные лазеры на самом деле бесполезны для безопасной связи, потому что они излучают так называемый «классический» свет. Злоумышленники могли извлекать любые данные, передаваемые через классический свет, без обнаружения.
Напротив, квантовый Интернет будет основан на «квантовом» свете, в котором единичная единица света — одиночный фотон — не может быть измерена без разрушения. Следовательно, эффективный источник квантового света обеспечит совершенно безопасную связь.Старший автор Елена Вукович, профессор электротехники в Стэнфорде, в течение многих лет работала над разработкой различных наноразмерных лазеров и квантовых технологий, которые могут помочь обычным компьютерам общаться быстрее и эффективнее, используя свет вместо электричества. Она и ее команда, в том числе ведущий автор Кевин Фишер, докторант, поняли, что модифицированный наноразмерный лазер можно использовать для эффективной генерации квантового света для квантовой связи.
«Проблема в том, что квантовый свет намного слабее, чем остальной свет, исходящий от такого модифицированного лазера — его трудно уловить», — сказал Вукович. «Итак, мы создали способ отфильтровывать нежелательный свет, позволяющий нам гораздо лучше считывать квантовый сигнал».Фильтрация работает аналогично тому, как работают наушники с шумоподавлением, только со светом, а не со звуком. В наушниках датчик активно измеряет частоту относительно постоянного окружающего звука — грохота транспорта, гудения двигателя самолета, гудения холодильника — и выдает аналогичный образец, который можно использовать для нейтрализации шума. нежелательный звук.
«Часть света, возвращающегося от модифицированного лазера, похожа на шум, не позволяющий нам увидеть квантовый свет», — сказал Фишер. «Мы отменили его, чтобы выявить и подчеркнуть скрытый под ним квантовый сигнал».Команда Вуковича адаптировала метод интерференции, заимствованный из радиотехники 1930-х годов, чтобы подавить нежелательный классический свет. Сначала они выяснили, как выглядит «шум», и воспроизвели его.
Путем тщательной настройки того, как перекрывающийся свет и классический свет перекрываются, нежелательный свет подавляется и раскрывается некогда скрытый квантовый свет.«Это очень многообещающее развитие», — сказал Вукович. «Это дает нам практический путь к безопасной квантовой связи».
Сейчас она и ее команда работают над созданием рабочего прототипа, но это будет ждать следующего документа.