เทคนิคใหม่ที่ทำให้โฟตอนสองตัวพันกันในขณะที่เพิ่มความถี่อย่างมากของหนึ่งในนั้นได้แสดงให้เห็นโดยนักวิจัยในเยอรมนี งานนี้สามารถพิสูจน์ได้ว่ามีประโยชน์ในการคำนวณควอนตัม การสร้างภาพ และการสื่อสารด้วยควอนตัม อนุภาคสองอนุภาคถูกพิจารณาว่าพัวพันกันหากสถานะควอนตัมของพวกมันมีความสัมพันธ์กันในระดับที่ไม่สามารถอธิบายได้อย่างอิสระ คุณสมบัตินี้เป็นศูนย์กลางของเทคโนโลยี
ควอนตัมหลายด้าน
รวมถึงโครงร่างที่ใช้โฟตอนเพื่อแลกเปลี่ยนคีย์ในการเข้ารหัสแบบควอนตัม อย่างไรก็ตาม การพัวพันนั้นเปราะบาง หมายความว่าการเปลี่ยนความถี่ของโฟตอนหนึ่งเสี่ยงที่จะทำลายการพัวพันกับอีกโฟตอนหนึ่ง นี่เป็นปัญหาเนื่องจากความสามารถในการเปลี่ยนความถี่ดังกล่าวอาจมีประโยชน์มาก
ที่ความยาวคลื่นโทรคมนาคม ประมาณ 1.5 ไมครอน จริงๆ แล้วค่อนข้างยากที่จะหาเครื่องตรวจจับควอนตัมที่ดี” นักฟิสิกส์เชิงแสงในเมือง Erlangen อธิบาย “ถ้าคุณต้องการตรวจจับโฟตอนเดียว คุณต้องทำในที่ที่มองเห็นได้ ซึ่งเครื่องตรวจจับมีความไวมากกว่าและมีสัญญาณรบกวนน้อยกว่ามาก”
เสริมว่า แม้ว่าโมดูเลเตอร์โทรคมนาคมทั่วไปจะสามารถเปลี่ยนความถี่ได้ไม่กี่กิกะเฮิรตซ์โดยที่ยังคงรักษาสิ่งกีดขวางไว้ได้ การเปลี่ยนโฟตอนจากช่วงโทรคมนาคมไปสู่ช่วงการมองเห็นนั้นต้องการการเปลี่ยนความถี่หลายร้อยเทระเฮิรตซ์ (THz) เอฟเฟกต์โฟนอนโฟตอน ในงานใหม่นี้
นักวิจัยได้พัฒนาเทคนิคที่เกี่ยวข้องกับการส่งพัลส์ของแสงเลเซอร์ขนาด 1,064 นาโนเมตรผ่านเส้นใยคริสตัลโทนิคที่เต็มไปด้วยไฮโดรเจนอัดความดัน ก่อนที่พัลส์แต่ละตัวจะเข้าสู่เส้นใย ทีมงานจะเปลี่ยนทิศทางของเศษเสี้ยวเล็กๆ เพื่อสร้างโฟตอนคู่หนึ่งที่มีความยุ่งเหยิงสูง หนึ่งคู่ที่ 1425 นาโนเมตร
และอีกอันที่ 849 นาโนเมตร ผ่านกระบวนการออปติกแบบไม่เชิงเส้นที่เข้าใจกันดี ส่วนที่เหลือของพัลส์แสงขนาด 1,064 นาโนเมตรแต่ละตัวจะผ่านก๊าซไฮโดรเจน ซึ่งจะทำให้เกิดการกระตุ้นเชิงปริมาณที่เรียกว่าโฟนัน ในขณะที่โฟตอนขนาด 849 นาโนเมตรถูกส่งตรงไปยังอุปกรณ์ตรวจจับ อนุภาคที่พันกัน
ที่ขนาด 1425 นาโนเมตร
จะส่งผ่านเส้นใยแทน ซึ่งทำหน้าที่แลกเปลี่ยนพลังงานกับโฟตอน ตามที่อธิบายไว้ โครงร่างนี้สร้างเอฟเฟกต์ที่ไม่เป็นเชิงเส้นซึ่งทำหน้าที่เหมือนการเลี้ยวเบนของตะแกรงในก๊าซไฮโดรเจน โดยมีข้อแตกต่างที่สำคัญประการหนึ่ง “มันเป็นการปรับดัชนีการหักเหของแสงเป็นระยะๆ ในอวกาศ
และมันเดินทางด้วยความเร็วแสงเพียงเล็กน้อย” เขากล่าว เมื่อโฟตอนตัวเดียวเคลื่อนผ่าน “ตะแกรงเลี้ยวเบน” นี้ โฟตอนจะไม่เพียงแค่เปลี่ยนทิศทาง เหมือนกับที่มันจะเปลี่ยนผ่านตะแกรงเลี้ยวเบนแบบคงที่ แต่จะเปลี่ยนสีแดงหรือสีน้ำเงินอย่างมีนัยสำคัญโดยการเคลื่อนที่เมื่อเทียบกับตะแกรง กระบวนการขยับนั้น
ค่อนข้างปราศจากเสียงรบกวน ทำให้ทีมสามารถใช้มันเพื่อเลื่อนโฟตอน 1425 นาโนเมตรเป็น 894 นาโนเมตรก่อนที่จะส่งไปยังเครื่องตรวจจับ เมื่อนักวิจัยวัดความสัมพันธ์เชิงควอนตัมระหว่างโฟตอนขนาด 894 นาโนเมตรเหล่านี้กับโฟตอนขนาด 849 นาโนเมตรที่ “ไม่ถูกแตะต้อง” พวกเขาพบว่า
พวกมันยังคงพัวพันกันอยู่ แม้ว่าโฟตอนในอดีตจะมีความถี่เพิ่มขึ้นเป็น 125 THz “กุญแจสำคัญที่ทำให้สิ่งนี้เป็นไปได้ และสิ่งนี้เกิดขึ้นเมื่อประมาณ 10 ปีก่อนในกลุ่มของฉัน คือการตระหนักว่าในเส้นใยกลวงที่มีแกนกลางเหล่านี้ เรามีความสามารถพิเศษในการสร้างความยาวคลื่นที่พัลส์ไม่กระจายตัว
โดยการเปลี่ยน
ความดันของแก๊ส” รัสเซลล์อธิบาย “เราสามารถสร้างโฟนอนแบบออปติคัลได้…จากนั้นเราสามารถนำโฟนอนนั้นกลับมาใช้ใหม่ได้ในส่วนที่แตกต่างไปจากเดิมอย่างสิ้นเชิงของสเปกตรัม” ประหยัดประสิทธิภาพ นอกจากความถี่ที่เพิ่มขึ้นอย่างมากแล้ว ระบบใหม่นี้ยังมีข้อดีหลายประการ
เหนือคู่แข่งที่เปลี่ยนความถี่ เช่น ผลึกแบบไม่เชิงเส้น ประการแรก ประสิทธิภาพของกระบวนการคือ 70–80% ซึ่งแทบจะไม่เคยมีมาก่อนสำหรับโฟตอนเดียว ยิ่งไปกว่านั้น นักวิจัยเชื่อว่าด้วยการเปลี่ยนแปลงความถี่ของลำแสงเลเซอร์ที่เข้ามา ความดันของก๊าซในเส้นใยหรือธรรมชาติของก๊าซเอง
การปรับเปลี่ยนความถี่โฟนอนจึงเป็นเรื่องเล็กน้อย และด้วยเหตุนี้จึงต้องเปลี่ยนปริมาณด้วย ซึ่งความถี่ของโฟตอนที่เข้ามาจะเพิ่มขึ้น “ทุกอย่างสามารถกำหนดค่าใหม่ได้” เพื่อนร่วมงานของ Russell อธิบาย “คุณไม่จำเป็นต้องเปลี่ยนอะไรบนโต๊ะออปติก คุณเพียงแค่เปลี่ยนขวดแก๊สด้านล่าง”
เป็นส่วนหนึ่งของความร่วมมือระดับประเทศที่สำคัญของเยอรมันเพื่อพัฒนาระบบสำหรับการกระจายคีย์ควอนตัม และรัสเซลล์กล่าวว่าสมาชิกคนอื่นๆ ของความร่วมมือได้หารือเกี่ยวกับการใช้เทคโนโลยีของทีมสำหรับเครือข่ายควอนตัมและการกระจายคีย์ควอนตัม “เรากำลังสร้างฉากจบของโปรเจกต์นี้
แบบท้องฟ้าสีคราม ทดลอง และเต็มไปด้วยความอยากรู้อยากเห็น” รัสเซลล์อธิบาย “ผลลัพธ์นี้อาจเป็นที่สนใจของพวกเขา”นักฟิสิกส์เลเซอร์ ในสหรัฐอเมริกาซึ่งไม่ได้เกี่ยวข้องกับการวิจัย เรียกสิ่งนี้ว่าเป็นการพิสูจน์หลักการที่สำคัญ “ตอนนี้เรารู้แล้วว่าสิ่งนี้สามารถทำได้ หากมีความจำเป็นสำหรับระบบสื่อสาร
ควอนตัมที่ใช้แสงที่ความยาวคลื่นต่างๆ กัน เราก็รู้วิธีเชื่อมต่อพวกมัน” นอกจากนี้เขายังเชื่อว่างานนี้สามารถค้นหาแอปพลิเคชันในสเปกโทรสโกปีโฟตอนและกล้องจุลทรรศน์ซึ่งใช้เพื่อสร้างภาพที่แม่นยำในแสงที่มีความเข้มต่ำ: “คุณอาจต้องการใช้ความถี่ที่ปรับได้ของโฟตอนโพรบของคุณ” เขาแนะนำ
การทดลองแบบกับอิเล็กตรอนเดี่ยวการทดลองแบบกรีดสองครั้ง สมการที่มีชื่อเสียงตั้งแต่ร่องสลิตคู่ไปจนถึงความเป็นคู่ระหว่างคลื่นและอนุภาค ต้องการการสนับสนุนอย่างเต็มที่จากรัฐบาลและสังคม” หลังจากให้รายละเอียดงานของพวกเขาและตอบสนองต่อสภาวะต่างๆ ซึ่งรวมถึงฤดูกาลที่ยาวนานมาก การแปรผันของวัฏจักรสุริยะ และแม้แต่การเปลี่ยนแปลงทางอุตุนิยมวิทยาของดาวเนปจูนที่เป็นไปได้”
แนะนำ ufaslot888g
