Ana Sayfa Fizik Farklı Renkteki Fotonların Dolaştırılması

Farklı Renkteki Fotonların Dolaştırılması

142
0
  Okuma Süresi:   Bu yazıyı  " 5 "  dakikada okuyabiliriniz.
Farklı Renkteki Fotonlar
Sitemin tek geliri olan reklamları görüntülemek için AdBlock eklentinizi kapatırsanız sevinirim 🙂

Şu an geliştirilmekte olan en gelişmiş iletişim sistemlerinden bazıları, bilgileri depolamak ve taşımak için kuantum biliminin özelliklerine dayanmaktadır.

Bununla birlikte, bilgiyi iletmek için elektrik akımından ziyade ışığa dayanan kuantum iletişim sistemlerini tasarlayan araştırmacılar, ikinci dereceden bir yüzle karşı karşıya kalıyorlar:

Kuantum bilgisini depolayan ve işleyen optik bileşenler, tipik olarak, işlem görebilmek için görünür ışık fotonları (ışık parçacıkları) gerektirir. Bununla birlikte, yalnızca kızılötesi yakındaki fotonlar (yaklaşık 10 kat daha uzun dalga boylu) bu bilgileri kilometrelik optik fiberler üzerinden taşıyabilir.

Şimdi, Ulusal Standartlar ve Teknoloji Enstitüsü’ndeki (NIST) araştırmacılar bu sorunu çözmek için yeni bir yol geliştirdiler. İlk defa, ekip kitlesel olarak üretilebilecek yonga bazlı optik bileşenleri kullanarak görünen ve bir yakın kızılötesi fotondan oluşan kuantum-ilişkili çiftler yarattı.

Bu foton çiftleri, her iki dünyanın da en iyisini bir araya getirir: Görünür ışık ortakları, her bir çiftin yakın kızılötesi üyeleri uzun mesafelerde yayılmakta özgürken, tutulan atomlar, iyonlar veya bilgisayar belleğinin kuantum versiyonları olarak hizmet veren diğer sistemler ile etkileşime girebilir optik fiberden.

Başarı, ışığa dayalı devrelerin bilgileri uzak yerlere güvenli bir şekilde iletme kabiliyetini arttırmayı vaat ediyor. NIST araştırmacıları Xiyuan Lu, Kartik Srinivasan ve College Park’taki Maryland NanoCenter Üniversitesi’ndeki meslektaşları, görülebilir-hafif ve yakın kızılötesi fotonların belirli bir çiftini kullanarak dolandırıcılık olarak bilinen kuantum korelasyonunu gösterdi.

Bununla birlikte, araştırmacıların tasarım yöntemleri, ilgilenilen belirli sistemlere uyacak şekilde uyarlanmış diğer birçok görünür ışık / kızılötesi yakın çift oluşturmak için kolayca uygulanabilir. Ayrıca, dolaştırıcıları oluşturan minyatür optik bileşenler çok sayıda üretilmektedir.

Lu, Srinivasan ve meslektaşları kısa süre önce Nature Physics‘teki çalışmalarını anlattılar.

Kuantum mekaniğinin daha fazla sezgisel özelliklerinden biri olan kuantum dolaşması, iki veya daha fazla foton veya başka parçacıklar, onları bir ünite gibi davranacak kadar kendinden bağlı olacak şekilde hazırlandığı zaman meydana gelir.

Dolaşılan parçacıklardan birinin kuantum durumunu belirleyen bir ölçüm, iki parçacık evrenin karşıt taraflarında olsa bile, otomatik olarak diğerinin durumunu belirler. Dolaşma, kuantum hesaplama ve şifreleme dahil, pek çok kuantum bilgi şemasının merkezinde yer almaktadır.

Pek çok durumda, dolaşmış iki fotonun benzer dalga boyları veya renkleri vardır. Ancak NIST araştırmacıları kasıtlı olarak garip çiftler yaratmaya başladılar – renkleri çok farklı fotonlar arasında dolaşmak.

Srinivasan, “Atomik sistemlerde bilgi depolamak için iyi olan görünür ışıklı fotonları ve yakın kızılötesi olan ve düşük sinyal kaybına sahip optik fiberler arasında seyahat etmekte iyi olan telekomünikasyon fotonlarını birbirine bağlamak istedik” dedi.

Fotonların çoğu kuantum bilgi depolama sistemiyle etkileşime girmeye uygun hale getirilmesi için, ekibin ayrıca daha geniş ve daha dağınık bir dağılıma sahip olmak yerine belirli bir dalga boyunda keskin bir şekilde doruğa ulaşması gerekiyordu.

Dolaşan çiftleri oluşturmak için ekip, özel olarak tasarlanmış bir optik “fısıldayan galeri” ses dalgalarının kubbe gibi eğri bir duvarın etrafındaki engelsiz bir duvar etrafında engelsiz hareket etmesine benzer şekilde hafif bir yarış pisti etrafında yönlendiren özel olarak tasarlanmış bir optik nitrit rezonatörü inşa etti.

Londra’daki Aziz Paul Katedrali. Akustik fısıldayan galeriler olarak bilinen bu tür kavisli yapılarda, duvarın bir kısmının yakınında duran bir kişi, duvarın herhangi bir bölümünden kaynaklanan soluk bir sesi kolayca duyar.

Seçilen bir lazer ışığı dalga boyu rezonatöre yönlendirildiğinde, görünür ışık ve kızılötesi yakın fotonların dolaşmış çiftleri ortaya çıktı. (Denemede kullanılan, zaman-enerji doyumu olarak bilinen spesifik dolaşma tipi, foton çiftlerinin enerjisini oluşturuldukları zamanla ilişkilendirir.)

Lu, “Bu fısıldayan galeri rezonatörlerini, çok az arka plan gürültüsü ve diğer yabancı ışıkla istediğimiz çok sayıda çift üretmek için nasıl tasarlayacağımızı bulduk” dedi. Araştırmacılar, telekomünikasyon fotonları birkaç kilometrelik optik fiberden geçtikten sonra bile dolaşmaların devam ettiğini doğruladı.

Gelecekte, dolaşmış çiftlerden ikisini iki kuantum hafızası ile birleştirerek, foton çiftlerinde bulunan dolaşma kuantum hafızalarına aktarılabilir. Dolaşma değişmesi olarak bilinen bu teknik, hatıraların normalde mümkün olabileceğinden çok daha uzun bir mesafe boyunca birbirleriyle dolaşmalarını sağlar.

CEVAP VER

Lütfen yorumunuzu giriniz!
Lütfen isminizi buraya giriniz