Splątanie kwantowe na wyciągnięcie ręki. Zaprojektowane urządzenie jest niewyobrażalnie cienkie

Naukowcy z Sandia National Laboratories i Max Planck Institute for the Science of Light stworzyli urządzenie wykorzystujące zjawisko splątania kwantowego. Jest ono sto razy cieńsze od kartki papieru.
Splątanie kwantowe na wyciągnięcie ręki. Zaprojektowane urządzenie jest niewyobrażalnie cienkie

Szczegóły w tej sprawie, dostępne na łamach Science, opisują kompaktowe urządzenie mogące służyć między innymi do wykonywania obliczeń czy szyfrowania informacji. Zjawisko splątania kwantowego pomaga bowiem chronić informacje kwantowe i korygować błędy w obliczeniach kwantowych. Te ostatnie mogłyby w przyszłości zrewolucjonizować szereg dziedzin, takich jak nauka, finanse i bezpieczeństwo narodowe. Poza tym dzięki splątaniu możliwe jest również wprowadzenie zaawansowanych szyfrowań, co zwiększy bezpieczeństwo komunikacji.

Czytaj też: Po raz pierwszy splątali kwantowo dwa zegary. Co to oznacza w praktyce?

Ale czym w ogóle jest splątanie kwantowe? Najprościej rzecz ujmując, jest to stan, w którym fotony są ze sobą połączone tak, że oddziaływania na jeden z nich mają również odzwierciedlenie w zachowaniu drugiego. Ma to miejsce bez względu na dzielącą je odległość. Korzystając z urządzenia, o którym mowa, wywoływanie tego zjawiska mogłoby być znacznie prostsze – również pod względem liczby zaangażowanych maszyn. Nowy instrument jest bowiem miniaturowy, stukrotnie cieńszy od kartki papieru.

Jedną z podstaw sukcesu jest wiązka światła przechodzącą przez ultracienką próbkę szkła pokrytą nanoskalowymi strukturami wykonanymi z arsenku galu – powszechnie stosowanego półprzewodnika. W ten sposób może powstać kilka par splątanych fotonów, a niektóre z nich mogą okazać się nie do odróżnienia. W przypadku części technologii takie warianty są kluczowe do utrzymania zaawansowanych schematów przetwarzania informacji.

Splątanie kwantowe może być wykorzystane na przykład do szyfrowania informacji

Do tej pory uzyskiwanie splątania kwantowego na podobną skalę było możliwe wyłącznie z udziałem pomieszczeń pełnych laserów, specjalistycznych kryształów i innych urządzeń optycznych. Teraz można je zastąpić w mgnieniu oka. Wśród potencjalnych minusów wymienia się natomiast mało zadowalającą wydajność, która jest niższa niż w przypadku innych technik. Z tego względu konieczne będzie wprowadzenie nieco poprawek.

Czytaj też: Ta sztuczna inteligencja generuje komórki w trójwymiarze. Wystarczą jej zdjęcia

Syntetyczne materiały, które oddziałują ze światłem i innymi falami elektromagnetycznymi w sposób niedostępny dla konwencjonalnych materiałów są łakomym kąskiem, ponieważ zajmują mniej miejsca i mogą oddziaływać ze światłem na znacznie więcej sposobów. Dzięki ostatnim osiągnięciom w tym zakresie tego typu materiały mogłyby być rozwijane nie tylko jako nowy rodzaj soczewek, ale również w formie technologii przetwarzania informacji kwantowych.