פריצת דרך עדכנית בהסתבכות קוונטית מראה התקדמות מבטיחה בטכנולוגיות קוונטיות, כאשר מדענים משיגים הפרעה יציבה של שני פוטונים ברזולוציה כפולה באמצעות טכניקות של תחום תדר. קרדיט: twoday.co.il.com
מדענים הציגו צורה פורצת דרך של הסתבכות קוונטית המכונה תחום תדר פוטון הסתבכות מספר-נתיב. קפיצה זו בפיזיקה הקוונטית כוללת כלי חדשני הנקרא מפצל אלומת תדרים, בעל היכולת הייחודית לשנות את התדר של פוטונים בודדים בשיעור הצלחה של 50%.
במשך שנים, הקהילה המדעית התעמקה בהסתבכות מרחבית של מספר פוטון-נתיב, שחקן מפתח בתחומי המטרולוגיה הקוונטית ומדעי המידע. תפיסה זו כוללת פוטונים המסודרים בתבנית מיוחדת, המכונה מצבי NOON, כאשר כולם נמצאים במסלול זה או אחר, ומאפשרים יישומים פורצי דרך כמו הדמיה ברזולוציית על החורגת מהמגבלות המסורתיות, שיפור חיישני קוונטים ופיתוח של מחשוב קוונטי אלגוריתמים המיועדים למשימות הדורשות רגישות פאזה יוצאת דופן.
במאמר חדש שפורסם ב מדע אור ויישום, צוות של מדענים, בראשות פרופסור Heedeuk Shin מהמחלקה לפיזיקה, אוניברסיטת פוהאנג למדע וטכנולוגיה, קוריאה, פיתחו מצבים מסובכים בתחום התדרים, מושג הדומה למצבי NOON בתחום המרחבי אך עם טוויסט משמעותי: במקום שפוטונים יחולקו בין שני נתיבים, הם מחולקים בין שני תדרים. התקדמות זו הובילה ליצירה מוצלחת של מצב NOON של שני פוטונים בתוך סיב במצב יחיד, המציג יכולת לבצע הפרעות דו-פוטונים ברזולוציה כפולה של מקבילו הפוטון הבודד, מה שמצביע על יציבות יוצאת דופן ופוטנציאל עבור יישומים עתידיים .
א, סכימת ניסוי עבור הסתבכות תחום התדר. שני פוטונים בעלי צבעים שונים, אדום וכחול, מוזרקים לתוך האינטרפרומטר הבנוי עם שני מפצלי אלומת תדר. לאחר מכן, נמדדת דפוס ההפרעות שנוצר. ב, דפוס ההפרעות הנמדד במצב NOON של שני פוטונים, מראה שיפור פי שניים ברזולוציה בהשוואה למקביל הפוטון היחיד. ג, דפוס ההפרעות הנמדד במצב הפוטון היחיד. קרדיט: Dongjin Lee, Woncheol Shin, Sebae Park, Junyeop Kim, and Heedeuk Shin
"במחקר שלנו, אנו הופכים את מושג ההפרעה מהתרחשות בין שני נתיבים מרחביים להתרחשות בין שני תדרים שונים. השינוי הזה אפשר לנו לתעל את שני מרכיבי הצבע דרך סיב אופטי חד-מודד, וליצור אינטרפרומטר יציב חסר תקדים", הוסיף דונג'ין לי, המחבר הראשון של מאמר זה.
גילוי זה לא רק מעשיר את הבנתנו את העולם הקוונטי אלא גם מכין את הבמה לעידן חדש בעיבוד מידע קוונטי בתחום התדרים. חקירת ההסתבכות של תחום התדרים מעידה על התקדמות מבטיחה בטכנולוגיות קוונטיות, שעלולות להשפיע על כל דבר, מחישה קוונטית ועד לרשתות תקשורת מאובטחות.
