Если квантовая коммуникация когда-либо становится стандартом – если должен когда-либо быть квантовый Интернет, например – технические проблемы предстоят в будущем. Среди самого критического будут устройства, которые могут послать и получить квантовые данные.
С этой целью исследователи в Стэнфордском университете создали новый квантовый источник света, который мог бы когда-нибудь служить основанием для квантовой коммуникации. Они объяснили свои результаты в работе, опубликованной журналом Nature Photonics.
Физика квантовой коммуникации по общему признанию сложна. Стандартные лазеры на самом деле не полезны для безопасной коммуникации, потому что они испускают то, что называют «классическим» светом. Соглядатаи данных могли извлечь любые данные, несомые через классический свет без обнаружения. Напротив, квантовый Интернет был бы основан на «квантовом» свету, в котором единственная единица света – единственного фотона – не может быть измерена без того, чтобы быть разрушенным.
Поэтому эффективный источник квантового света позволил бы совершенно безопасную коммуникацию.Ведущий автор Елена Вукович, преподаватель электротехники в Стэнфорде, работала в течение многих лет, чтобы разработать различные наноразмерные лазеры и квантовые технологии, которые могли бы помочь обычным компьютерам общаться быстрее и более эффективно использующий свет вместо электричества.
Она и ее команда, включая ведущего автора Кевина Фишера, докторанта, поняли, что измененный наноразмерный лазер может использоваться, чтобы эффективно произвести квантовый свет для квантовой коммуникации.«Проблема состоит в том, что квантовый свет намного более слаб, чем остальная часть света, прибывающего из такого измененного лазера – трудно взять», сказал Вукович. «Так, Мы создали способ отфильтровать нежелательный свет, разрешение нам прочитать квант сигнализирует намного лучше».Работы фильтрации способом, подобным пути наушники отмены шума, работают, только со светом, вместо звука. С наушниками датчик активно измеряет частоту относительно постоянного окружающего звука – грохот движения, беспилотник двигателя самолета, бахрому холодильника – и производит подобный образец, который может использоваться, чтобы уравновесить нежелательный звук.
«Часть света, возвращающегося из измененного лазера, похожа на шум, препятствуя тому, чтобы мы видели квантовый свет», сказал Фишер. «Мы уравновесили его, чтобы показать и подчеркнуть квантовый сигнал, скрытый ниже».Команда Вуковича приспособила метод вмешательства, одолженный от радиотехники эры 1930-х, чтобы отменить нежелательный классический свет. Они сначала выяснили то, на что «шум» похож и воспроизвел его.
Тщательно приспосабливаясь, как свет отмены и классическое легкое наложение, нежелательный свет отменен и некогда скрытый квантовый свет показан.«Это – очень перспективное развитие», сказал Вукович. «Это предоставляет нам практический путь, чтобы обеспечить квантовые коммуникации».
Она и ее команда теперь работают над созданием рабочего прототипа, но это должно будет ждать другой бумаги.