Wissenschaftler der Universität Oxford haben eine Methode entwickelt, um den kürzesten Einzelphotonenpuls aller Zeiten zu erzeugen, indem die Interferenz der Quantenverschränkung beseitigt wird. Dieses Experiment zerschmettert den vorherigen Rekord für den kürzesten Einzelphotonenpuls. Das Oxford-Photon ist 50-mal kürzer. Das klingt zwar ziemlich cool, aber worum geht es in der ganzen Aufregung? Wie können diese winzigen elektromagnetischen Wellenpartikel von Nutzen sein? In zwei Worten: Quanten-Computing. Und in drei weiteren Worten: Quantensatellitenkommunikation…
Quantenverschränkung ist eine schwierige Situation, um sie in Worte zu fassen. Kurz gesagt: Wenn ein Photon von einer Art Material absorbiert wird, können zwei Photonen erneut emittiert werden. Diese beiden Photonen haben eine niedrigere Energie als das ursprüngliche Photon, werden jedoch von derselben Quelle und daher emittiert verwickelt. Dieses verschränkte Paar ist untrennbar miteinander verbunden. unabhängig von der Entfernung sind sie getrennt. Sollte der Quantenzustand des einen geändert werden, wird der andere diese Änderung erfahren. Unabhängig davon, wie weit diese Photonen voneinander entfernt sind, wird theoretisch die Quantenänderung des einen dem anderen mitgeteilt sofort. Einstein nannte dieses Quantenphänomen „gruselige Action aus der FerneUnd hielt es nicht für möglich, aber das Experiment hat das Gegenteil bewiesen.
In einer kürzlich erschienenen Veröffentlichung versucht die Oxford-Gruppe, den verschränkten Zustand von Photonen zu entfernen. In diesem Experiment geht es nicht darum, diese „gruselige Aktion“ zu verwenden, sondern sie loszuwerden. Dies dient dazu, die Interferenz zu beseitigen, die verursacht wird, wenn eines der Photonenpaare erfasst wird. Sobald einer der Zwillinge erkannt wird, ändert sich der Quantenzustand des anderen und verunreinigt das Signal. Wenn dieser Effekt beseitigt werden kann, können sehr kurze „reine“ Photonen erzeugt werden, was eine neue Phase des Quantencomputers einleitet. Wenn Wissenschaftler über sehr eindeutige, identische Einzelphotonen verfügen, können hochgenaue Informationen ohne Beeinträchtigung durch die Eigenart der Quantenphysik übertragen werden.
“Unsere Technik minimiert die Auswirkungen dieser Verschränkung und ermöglicht es uns, einzelne Photonen herzustellen, die äußerst konsistent sind und unseres Wissens die kürzeste Dauer aller jemals erzeugten Photonen haben. Dies ist nicht nur ein faszinierender Einblick in die Grundlagenphysik, sondern das genaue Timing und die konsistenten Eigenschaften dieser Photonen machen sie auch perfekt für den Bau photonischer Quantenlogikgatter und die Durchführung von Experimenten, die eine große Anzahl einzelner Photonen erfordern. ” - Peter Mosley, Co-Investigator, Universität Oxford.
Der Blog der Universität Oxford, in dem diese Nachrichten veröffentlicht werden, zeigt, wie nützlich diese regulierten Photonen für das Quantencomputing sein werden. Die Quantenkommunikation im Weltraum könnte ebenfalls ein wichtiger Wohltäter sein. Stellen Sie sich vor, Sie senden Impulse von quantenidentischen Photonen durch den Weltraum, zunächst an Satelliten, später durch den interplanetaren Raum. Weltraumwissenschaftler werden über eine äußerst leistungsfähige Ressource verfügen, damit Daten durch das Vakuum gesendet werden können, das mit einer kleinen Anzahl von Photonen verschlüsselt ist und für alles andere als das Ziel nicht zu entziffern ist.
Quelle: Universität Oxford
