Přízračný tanec fotonů: Vědci zachytili entanglement v reálném čase  
Kanadští a italští kvantoví fyzici přicházejí s průlomovou bifotonovou digitální holografií. Její použití dramaticky zrychluje a také zjednodušuje vizualizaci dvojice kvantově provázaných fotonů. Výsledky výzkumu mohou citelně urychlit pokrok ve kvantových technologiích.
Bifotonová digitální holografie dvojice entanglovaných fotonů. Kredit: Zia et al. (2023), Nature Photonics.
Bifotonová digitální holografie Kredit: Zia et al. (2023), Nature Photonics.

V poslední době se objevuje stále více pozoruhodných aplikací kvantové mechaniky. Jejich rozvoj zároveň vyžaduje rozsáhlé znalosti a pochopení kvantových systémů. To ale není tak snadné získat. Tým kanadských a italských odborníků nedávno vyvinul nový postup, který umožňuje vizualizovat vlnovou funkci dvou kvantově entanglovaných (provázaných) fotonů v reálném čase.

 

Zcela vlevo Alessio D’Errico. Kredit: University of Ottawa.
Zcela vlevo Alessio D’Errico. Kredit: University of Ottawa.

Popsat vlnovou funkci takového systému je tvrdý oříšek. Používá se k tomu takzvaná kvantová tomografie, která ovšem v plném rozsahu vyžaduje velký počet měření, rychle narůstající se složitostí systému. Dřívější výzkum ukázal, že měření vícerozměrného kvantového stavu páru entanglovaných fotonů zabere celé hodiny nebo i dny.

 

Logo. Kredit: University of Ottawa.
Logo. Kredit: University of Ottawa.

Výsledek takového postupu je navíc velmi citlivý na šum a závisí na složitosti uspořádání experimentu.

 

Alessio D’Errico z kanadské University of Ottawa a jeho kolegové použili jinou metodu, která vychází z digitální holografie. Ta je založena na jediném snímku, interferogramu, který vznikne díky světlu rozptýlenému studovaným objektem. Badatelé upravili tento koncept pro dvojici entanglovaných fotonů a vyvinuli bifotonovou digitální holografii.

 

Jde o zobrazení a následnou analýzu prostorového rozložení interference dvojice fotonů, které dorazí současně. Z výsledné interference je možné rekonstruovat vlnovou funkci dotyčné dvojice fotonů. Provedení tohoto experimentu bylo možné díky pokročilé kameře, která snímala probíhající události s časovým rozlišením v nanosekundách na každý pixel.

 

D’Errico zdůrazňuje, že jejich postup je mnohem rychlejší než dosavadní metody. Namísto dnů stačí jen minuty nebo i sekundy měření. Zásadní je i to, že detekční čas není ovlivněný složitostí experimentálního systému. Výsledky výzkumu by se mohly záhy projevit i v praktických aplikacích a urychlit pokrok ve kvantových technologiích, včetně kvantové komunikace nebo technologií kvantového zobrazování.

 

Literatura

University of Ottawa 21. 8. 2023.

Nature Photonics online 14. 8. 2023.

Datum: 27.08.2023
Tisk článku

Související články:

Lokální realismus zemřel. Ať žijí kvantové nelokální korelace!     Autor: Pavel Brož (01.11.2015)
Fyzici pořídili úplně první snímek kvantového entanglementu     Autor: Stanislav Mihulka (13.07.2019)
Rekordní kvantový entanglement spojil dva atomy na vzdálenost 33 kilometrů     Autor: Stanislav Mihulka (11.07.2022)
Kvantové provázání fotonů zdvojnásobuje rozlišení mikroskopů     Autor: Stanislav Mihulka (04.05.2023)



Diskuze:

Ale no tak ...

Jan Čep,2023-08-27 19:51:04

Dle originálního článku. Za prvé! Obrázek vůbec nezachycuje dvojici entaglovaných fotonů! Ale zachycuje interferenci mezi referenčním svazkem fotonů a svazkem fotonů obdrženého z "pump beam" vysílaného ve tvaru Jing a Jang. Podle všeho smyslem je dopočítat charakteristiky původního svazku, než se rozdělil na dva entaglované proudy. Ať mě opraví kdokoliv, kdo má čas jít více do hloubky článku.
Za druhé! Smyslem výzkumu není fotit fotony a jejich vlny (to snad ani nemůže proboha jít), ale výrazně urychlit měření a výpočet více charakteristik paprsku fotonů (nejen spin ale i jiné) a z měření odvodit jakou charakteristiku nese nezměřený entaglovaný foton (paprsek). Opravte mne jestli se mýlím.

Odpovědět


Re: Ale no tak ...

Standa Hořejší,2023-08-28 12:36:47

Vážení, jde mi jen o vyjádření nějakých mých nejasností (nejsem odborníkem na mikrosvět, nejasností mám v zásobě dost):
a) pokud "vidíme" interferenci dvou fotonů, anebo pokud ji dokážeme nějakým postupem zviditelnit, tak co je ve skutečnosti reálným nositelem interferenčního signálu? Při vlnění vodní hladiny (obvyklá názorná pomůcka) je nositelem interferenčních vlnek okolní voda. A tady?
b) měl jsem "načteno" (chápal jsem to tak), že pokud je pár fotonů v entaglovaném stavu, že akt pozorování vždy vede k okamžitému zhroucení této provázanosti. Mám otázku na dobu trvání interference (s dalším "cizím" fotonem), než je "odhaleno" pozorování a dojde k "okamžitému" zhroucení. Lze to nějak přiblížit k lepšímu pochopení?
Díky.

Odpovědět

Trošku čínské filosofie

Martin Kadlec,2023-08-27 15:14:00

Taková spekulace, ale hezká :-)
https://cs.m.wikipedia.org/wiki/Jin_a_jang

Odpovědět


Re: Trošku čínské filosofie

Miroslav Němeček,2023-08-27 16:02:14

To je sice hezká spekulace, ale ponechává skoro všechno na čtenáři. Měl byste to trochu rozvést, zajímá mne tato problematika.
S pozdravem
MiroslavNemecek@seznam.cz

Odpovědět


Diskuze je otevřená pouze 7dní od zvěřejnění příspěvku nebo na povolení redakce








Zásady ochrany osobních údajů webu osel.cz
Spravovat souhlas s nastavením osobních údajů