Prie Žydrojo Dunojaus šoka persipynę fotonai

   Persipynę fotonai buvo sėkmingai panaudoti perduodant signalus tarp dviejų Dunojaus krantų. Šiame eksperimente ši keista kvantinė savybė buvo pirmąkart panaudota informacijos perdavimu dideliu nuotoliu be skaidulinių optinių kabelių. Panaši technologija ateityje gali būti naudojama kvantinėje kriptografijoje - itin saugiose optinio ryšio sistemose, kuriose persipynę fotonai būtų siunčiami per dirbtinius Žemės palydovus.

   Kvantinis persipynimas yra savybė, leidžianti dviems dalelėms elgtis taip lyg būtų viena, nesvarbu kiek toli jos viena nuo kitos bebūtų. Matuojant vienos dalelės būseną iškart yra užduodama ir kitos dalelės būsena. Fizikai jau yra įrodę, kad šį reiškinį galima pritaikyti saugių šifravimo raktų perdavimui.


Keisti dalykai dedasi prie Dunojaus naktimis

   Norint persipynimu pasinaudoti, reikia sugebėti sukurti persipynusią fotonų porą ir kiekvieną dalelę pasiųsti link skirtingų erdvės taškų. Iki šiol tokie persipynę fotonai būdavo siunčiami tik optinėmis skaidulomis, tačiau ten jie yra sugeriami medžiagoje, iš kurios tos skaidulos pagamintos, todėl ryšio nuotolis neviršijo 150 km.

   Buvo svarstoma, ar persipynusių fotonų srautus nebūtų galima perduoti į įvairias planetos vietas naudojant palydovus. Tik niekas iki šiol nebuvo bandęs perduoti juos laisvąja erdve ne tik kosmosu, bet ir Žemės paviršiuje. Pirmą kartą tai padarė Vienos universiteto fizikai, vadovaujami Markaus Aspelmeyerio, kurie šaltą ir vėjuotą naktį pasiuntė persipynusius fotonus iš vieno Dunojaus kranto į kitą.

   Grupė pasigamino miniatiūrišką bet tvirtą laboratorijose naudojamų persipynusių fotonų generatoriaus versiją. Ji gamino fotonų su persipynusiomis poliarizacijomis poras. Pavyzdžiui, jei vieno fotono poliarizacija išmatavus pasirodys esanti +45 laipsniai, tai kito poliarizacija visada bus -45 laipsniai. Išbandžius generatorių atvirame lauke, grupė pabandė pasiųsti persipynusius fotonus į du priešingus per Vieną tekančios Dunojaus upės krantus (žr. brėžinį).


Fotonai vis dar buvo persipynę ir tada, kai pasiekdavo priešingus Dunojaus krantus.

   Šiame delikačiame eksperimente mokslininkai prie siųstuvo ir abiejų imtuvų turėjo po teleskopą. Perduodantysis teleskopas fokusavo fotonus į panašius imtuvų teleskopus, kurie, savo ruožtu surinkdavo fotonus detektoriaus plokštumoje. Mokslininkai išmatavo kiekvieną detektorių pasiekiančių fotonų poliarizaciją ir nustatė, kad poros vis dar yra persipynusios.

   Šiuo metu detektoriai gali veikti tiktai naktį, nes patekėjus saulei signalą nustelbdavo kiti fotonai. Sistemą patobulinus, ją bus galima panaudoti kvantinėje kriptografijoje. Palydovai padėtų pasiųsti persipynusių fotonų porų seką į du Žemėje esančius detektorius, matuojančius jų poliarizacijas. Išmatavus poliarizaciją vienu detektoriumi būtų automatiškai užfiksuojama kitą imtuvą pasiekiančio fotono poliarizacija. Taigi, siunčiama skirtingų poliarizacijų fotonų seka galėtų pasitarnauti koduojant ir dekoduojant tarp šių siųstuvų siunčiamus signalus. Pranašumas būtų tas, kad kam nors pabandžius perimti fotonus ir išsimatuoti jų poliarizaciją, jis automatiškai išardytų patį persipynimą. Teisėti informacijos siuntėjai tai iškart pastebėtų ir paskelbtų pavojų.


Mokslo įdomybės