Překvapivý objev: Kvantové vlastnosti světla změřeny i přes extrémní ztráty, otevírá cestu k novým technologiím

Vědci dosáhli významného průlomu v oblasti kvantové fyziky, když se jim podařilo pozorovat kvantové vlastnosti vícerežimového světla a jeho provázanost i za podmínek extrémních ztrát. To otevírá nové možnosti pro škálovatelné kvantové technologie.

Vědci dosáhli významného průlomu v oblasti kvantové fyziky, když se jim podařilo pozorovat kvantové vlastnosti vícerežimového světla a jeho provázanost i za podmínek extrémních ztrát. To otevírá nové možnosti pro škálovatelné kvantové technologie. Kvantové vlastnosti světla jsou mimořádně citlivé a i malé ztráty na cestě k detektoru je mohou učinit neviditelnými, což omezuje jejich využití mimo pečlivě kontrolovaná prostředí.

Světlo, podobně jako staré rádio, vykazuje šum – náhodné fluktuace, které zkreslují přenášené informace. I dokonalé laserové světlo má takové fluktuace, známé jako šum výstřelu. Tento šum lze snížit pod úroveň šumu výstřelu pomocí kvantového procesu zvaného stlačení světla. Stlačené světlo je klíčovým zdrojem v mnoha kvantových technologiích, od kvantových počítačů po přesná měření. Například v observatoři LIGO, která detekovala gravitační vlny, se používá ke zvýšení citlivosti na extrémně slabé signály z vesmíru.

Všechny kvantové stavy světla jsou křehké, ale stlačené světlo je obzvláště citlivé na ztráty. To představuje vážný problém nejen během optických operací, ale i při detekci, kdy ztrátový detektor může skrýt právě ty kvantové vlastnosti, které chceme měřit, jako je snížení šumu a provázanost. To dlouho omezovalo praktické využití stlačeného světla.

Mezinárodní tým vědců z Max Planck Institute for the Science of Light (Německo), Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (Německo), Centro Brasileiro de Pesquisas Físicas (Brazílie) a Laboratoire Kastler Brossel (Francie) vyvinul novou metodu. Vygenerovali stlačené světlo ve více režimech, což je podobné mnoha cestám vedoucím stejným směrem – více cest zvyšuje celkovou přepravní kapacitu. Režimy světelného paprsku tak fungují jako nezávislé kanály pro přenos informací. Díky této inovaci se jim podařilo změřit několik kvantových kanálů světla současně a odhalit jejich provázanost, i když se téměř veškeré světlo ztratilo před dosažením detektoru. Tento objev zásadně posouvá možnosti využití kvantových technologií v reálném světě.