Comunicarea cuantică se apropie de realitate cu o nouă sursă de lumină extrem de strălucitoare

Oamenii de știință au realizat un avans important în domeniul comunicațiilor cuantice prin dezvoltarea unei surse de lumină „excepțional de strălucitoare”, capabilă să genereze fotoni cuantici. Acești fotoni sunt esențiali pentru crearea unui internet cuantic, care promite să transmită date cu o securitate și viteză fără precedent.

Un internet cuantic ar putea folosi perechi de fotoni încâlciți pentru a transfera informații, profitând de proprietățile particulelor cuantice care permit transmiterea instantanee a datelor indiferent de distanță. Aceste particule mențin „coerența cuantică” – o stare în care sunt interconectate – ceea ce împiedică interceptarea informațiilor.

Una dintre principalele provocări ale construirea unui astfel de internet este că fotonii își pierd puterea pe distanțe mari, iar sursele de lumină tradiționale nu sunt suficient de intense pentru a preveni „decoerența” – procesul prin care încurcătura dintre fotoni se pierde, iar informațiile devin inaccesibile. Pentru a rezolva această problemă, cercetătorii au creat o nouă sursă de semnal cuantic folosind tehnologii existente, care atinge o luminozitate extrem de ridicată.

Într-o cercetare publicată în revista eLight, echipe de cercetători din Europa, Asia și America de Sud au combinat un emițător de puncte fotonice – care generează fotoni unici – cu un rezonator cuantic – care amplifică semnătura cuantică a fotonilor. Această combinație a dus la crearea unui emițător de fotoni mai puternic, care poate ajusta cu precizie fotonii pentru a maximiza încrucișarea polarizată. Acest proces a fost controlat printr-un actuator piezoelectric, un dispozitiv care generează electricitate prin aplicarea căldurii sau stresului.

Perechile de fotoni produse de acest dispozitiv au demonstrat o fidelitate înaltă și o eficiență mare, asigurându-se că fiecare foton este suficient de luminos și își menține „semnătura cuantică”. În trecut, era dificil să se obțină simultan un nivel util de luminozitate și o fidelitate ridicată a entanglementului, deoarece tehnologiile necesare pentru fiecare aspect erau diferite și greu de combinat într-o manieră scalabilă.

Această descoperire reprezintă un pas important în dezvoltarea tehnologiilor cuantice aplicabile, arătând cum diferite tehnologii pot fi integrate pentru a crea o sursă de lumină mai puternică și mai eficientă. Cu toate acestea, un internet cuantic nu este încă iminent, deoarece tehnologiile sunt încă în faza experimentală și de dezvoltare. În plus, fabricarea emițătorului de fotoni a implicat utilizarea de materiale toxice, precum arsenic, care necesită manipulare specială și prezintă riscuri de siguranță.

Problemele legate de siguranța acestor materiale ar putea limita scalabilitatea tehnologiei. Astfel, cercetătorii vor trebui să identifice materiale alternative pentru generarea fotonilor strălucitori și încâlciți necesari pentru rețelele cuantice viitoare. În etapa următoare, se preconizează integrarea unei structuri de tip diodă pe actuatorul piezoelectric, ceea ce ar putea permite generarea unui câmp electric în punctele cuantice, contribuind la contracararea decoerenței și îmbunătățirea gradului de încrucișare.