Китайские учёные установили мировой рекорд в создании «нанофабрики» запутанных фотонов

Китайская исследовательская группа добилась прорыва в квантовых технологиях, создав источник запутанных фотонов с почти идеальной точностью. [Фото/cctv.com]

Китайская исследовательская группа совершила мировой прорыв в квантовых технологиях, разработав источник запутанных фотонов с почти идеальной точностью. Об этом сообщил Университет Сунь Ятсена в Гуанчжоу.

Исследование, опубликованное в журнале Nature, возглавили профессора Ван Сюэхуа и Лю Цзинь из Школы физики университета.

«Эта работа обеспечит критически важную поддержку для разработки технологий квантовых прецизионных измерений следующего поколения и создания функциональных фотонных квантовых процессоров», — заявил Ван Сюэхуа.

Теоретическое предсказание спонтанного двухфотонного излучения относится ещё к 1960-м годам. Однако вероятность генерации таких «близнецовых» фотонов была значительно ниже, чем одиночных фотонов, что делало экспериментальное наблюдение почти невозможным.

Несмотря на многочисленные попытки международных исследовательских групп за последние 40 лет, в этой области не было существенных прорывов.

Последние достижения в технологиях роста полупроводниковых материалов и обработки устройств позволили экспериментально реализовать это явление.

«Мы разработали сверхкачественный оптический микрорезонатор и точно контролировали процесс генерации фотонов в микро-наномасштабе», — пояснил Лю Шуньфа, первый автор статьи и доцент Университета Сунь Ятсена.

Этот микрорезонатор создаёт специальный путь для генерации «близнецовых» фотонов, повышая эффективность двухфотонного излучения с менее чем 0,1% до примерно 50% в экспериментах. Прорыв делает возможным создание управляемого источника запутанных пар фотонов.

«По сути, мы построили специализированную "фабрику фотонов" на наномасштабе для производства запутанных фотонов», — объяснил Лю.

Исследование, основанное на наноразмерной твёрдотельной структуре «искусственного атома», представило новую схему спонтанного двухфотонного излучения.

Учёные впервые добились интенсивности спонтанного двухфотонного излучения, сопоставимой с однофотонным уровнем, и успешно создали новый запутанный источник пар фотонов с точностью 99,4%.

«Результаты демонстрируют чрезвычайно высокую степень "психической связи" между нашими запутанными фотонами и показывают огромный потенциал этой технологии для повышения безопасности квантовой связи, надёжности квантовых вычислений и точности квантовой метрологии», — отметил Лю.

Рецензенты Nature высоко оценили работу, назвав её революционным достижением в области двухфотонных исследований и отметив рекордную точность созданных запутанных пар фотонов.