Солнечный свет заменил лазеры в квантовых экспериментах

Исследователи из Сямэньского университета впервые применили свет Солнца для генерации пар связанных фотонов, заменив традиционные лазерные установки. Эксперимент, результаты которого опубликованы в Advanced Photonics, доказывает возможность проведения квантовых операций в полевых условиях без использования внешних источников питания, что открывает путь к автономным квантовым системам связи.

Для создания коррелированных фотонов физики обычно направляют лазерный луч в нелинейный кристалл, где происходит расщепление частиц. Группа под руководством Ухуна Чжана и Лисяна Чэня пересмотрела этот подход, столкнувшись с переменчивостью естественного излучения. Решением стала система автоматического слежения, которая непрерывно фокусировала солнечный свет и подавала его через 20-метровое оптоволокно в затемненную лабораторию.

Проходя через кристалл из фосфата титанила калия, солнечный свет генерировал пары фотонов с высокой степенью пространственной корреляции. Эффективность метода проверили с помощью «призрачной визуализации», где изображение объекта восстанавливается не напрямую, а через фиксацию связанных частиц. Качество картинки достигло 90,7% контрастности, что лишь незначительно уступает лазерным аналогам с показателем 95,5%. В ходе испытаний ученым удалось воспроизвести не только простые контуры, но и детализированное двумерное изображение человеческого лица.

Разработка позволяет создавать квантовые устройства для удаленных регионов или космических миссий, где развертывание лазерного оборудования технически невозможно или затратно. Поскольку установка работает полностью пассивно, она не требует внешнего электропитания. В дальнейшем авторы планируют повысить скорость обработки данных за счет алгоритмов машинного обучения и подбора более совершенных кристаллов для преобразования света.