Российские физики смогли запутать и распутать свет

Ученые-физики из Российского квантового центра смогли проделать невозможное — запутать свет, затем разделить его фотоны по разным каналам и потом снова его распутать. Специалисты надеются, что в будущем такие системы смогут использоваться для защиты информации.

Российские ученые под руководством Александра Львовского разработали метод восстановления квантовой запутанности и проверили его в эксперименте — это исследование значительно расширяет возможности квантовой связи и квантовой криптографии. Результаты исследования опубликованы в престижном научном журнале Nature Photonics. В коллектив авторов вошли также ученые из Московского физико-технического института (МФТИ) и Физического института Академии наук (ФИАН).

Специалисты научились восстанавливать подобные квантовые связи между частицами во время экспериментов с «закопченным» оптоволокном, в котором сигнал угасал крайне быстро из-за вставок темного стекла, и особым прибором, который усиливал поступающие из него фотоны.

Эта процедура заключается в смешивании почти угасшего импульса из оптоволокна с  «вспомогательным» фотоном, используя специальную светоделительную пластину, которая парадоксальным образом усиливает его квантовые свойства.

Феномен квантовой запутанности (или квантовой корреляции), при котором состояния двух или нескольких объектов — атомов, фотонов, ионов — оказываются связаны, является основой современных квантовых технологий. Это явление, в частности, играет важную роль в системах защищенной квантовой связи — такие системы полностью исключают возможность незаметной «прослушки».

Группа под руководством Львовского провела в лаборатории квантовой оптики в Российском квантовом центре серию экспериментов, в результате которых им удалось восстановить уровень квантовой корреляции между импульсами света в двух оптических волокнах, которая была почти полностью разрушена после прохождения через канал с 20-кратными оптическими потерями.