Kvantno preplitanje čestica je sada uspostavljena umetnost. Uzimate dve ili više neizmerenih čestica i korelirate ih na takav način da se njihova svojstva zamagljuju i ogledaju jedno u drugom. Izmerite jedno i drugo odgovarajuće svojstvo zaključano na mestu, trenutno, čak i kada su razdvojene velikom razdaljinom.
U novom istraživanju, fizičari su teoretizirali hrabar način da se to promeni uplitanjem dve čestice veoma različitih vrsta – jedinice svetlosti, ili fotona, sa fononom, kvantnim ekvivalentom talasa zvuka.
Fizičari Changlong Zhu, Claudiu Genes i Birgit Stiller sa Instituta Maks Plank za nauku o svetlosti u Nemačkoj nazvali su svoj predloženi novi sistem optoakustičnim zapletom.
Ovo predstavlja hibridni sistem koji koristi dve veoma različite fundamentalne čestice, uspostavljajući oblik isprepletenosti koji je jedinstveno otporan na spoljnu buku, jedan od najvećih problema sa kojima se suočava kvantna tehnologija, što ga čini značajnim korakom ka robusnijim kvantnim uređajima.
Kvantna zapetljanost ima obećavajuću primenu za kvantnu komunikaciju velike brzine i kvantno računarstvo. Jedinstvena fizika koja definiše izolovane i zapletene čestice pre i posle merenja čini ih idealnim za niz upotreba, od šifrovanja do algoritama velike brzine.
Ali delikatno kvantno stanje potrebno za ove procese može se lako razbiti, što je problem koji je ograničio njegovu realizaciju u praktičnim primenama.
Naučnici rade na rešavanju ovog problema, uz neke obećavajuće puteve. Veća dimenzionalnost smanjuje uticaj degradirajuće buke, kao i dodavanje više čestica u zapleten sistem. Međutim, vrlo je verovatno da će izvodljivo rešenje uključivati više od jednog puta, tako da što više opcija imamo, veća je verovatnoća da će se pronaći ispravna kombinacija.
Put koji su Žu i njegove kolege istraživali uključivao je uparivanje fotona ne sa drugim fotonima, već sa ‘česticom’ potpuno drugačijeg širenja: zvukom. Ovo je prilično teško postići, jer fotoni i fononi putuju različitim brzinama i imaju različite nivoe energije.
Istraživači su pokazali kako se čestice mogu zapetljati korišćenjem procesa koji se zove Briluinovo rasejanje, pri čemu se svetlost raspršuje talasima zvučnih vibracija izazvanih toplotom među atomima u materijalu.
U njihovom predloženom sistemu čvrstog stanja, istraživači bi pulsirali lasersko svetlo i akustične talase u čvrsti Brilouin-aktivni talasovod na čipu, dizajniran da izazove Briluinovo rasejanje. Kada dva kvanta putuju duž iste fotonske strukture, fonon putuje mnogo sporijom brzinom, što rezultira rasipanjem koje može da zaplete čestice koje nose dramatično različite nivoe energije.
Ono što ovo čini još interesantnijim je to što se može postići na višim temperaturama od standardnih pristupa zaplitanju, izvodeći zaplitanje iz kriogene zone i potencijalno smanjujući potrebu za skupom, specijalizovanom opremom.
To zahteva dalje istraživanje i eksperimentisanje, ali to je obećavajući rezultat, kažu istraživači.
„Činjenica da sistem radi preko velikog propusnog opsega i optičkih i akustičnih modova“, pišu oni, „donosi novu perspektivu zapletanja sa kontinualnim modovima sa velikim potencijalom za aplikacije u kvantnom proračunu, kvantnom skladištenju, kvantnoj metrologiji, kvantnoj teleportaciji, kvantna komunikacija potpomognuta preplitanjem i istraživanje granice između klasične i kvantni svetovi“.
