Таа претставува неопходен предуслов за пренесување на информациите преку квантни канали или за градење на оптички логички порти.
Научниците од Универзитетот за технологија во Виена, успеале да воспостават силна интеракција помеѓу два протони. Ова отвара целосно нови можности за квантната оптика. Резултатите од експериментот се објавени во „Nature Photonics“.
За интеракцијата е потребна силна светлина
„За една светлина да има интеракција со друга светлина, луѓето користеле т.н. нелинеарни медиуми“, вели професорот Арно Ројшенбојтел од Универзитетот во Виена. Светлото делува на својствата на овие материјали, а материјалот пак, влијае на светлината што доведува до индиректно спојување меѓу фотоните. Меѓутоа, оваа техника може да се користи само при голем интензитет на светлина, кога има безброј фотони.
На Универзитетот во Виена изградиле систем кој создава силна интеракција помеѓу два фотони. Оваа интеракција е толку силна што фазата на фотоните се менува за 180 степени. „Тоа е всушност како нишало, коешто би требало да се ниша на лево, но поради спојување со второ нишало, се ниша на десно. Нема поекстремна промена во осцилацијата на нишалото“, вели Ројшенбојтел. „Ја постигнуваме најсилната можна интеракција со најмалиот можен интензитет на светлина“.
Фотон во шише
За да се овозможи ова, фотонот мора да помине одреден пат. Ултра-тенко оптичко влакно е споено со мал резонатор на светлина во форма на шише, за светлината делумно да може да влезе во резонаторот, кружно да се движи и да се врати кај оптичкото влакно. Ова скршнување од патот преку резонаторот доведува до промена на фазата на протонот.
Меѓутоа, кога еден атом на рубидиум ќе се спои со резонаторот, системот драстично се менува. Поради присуството на атомот, светлината речиси и не влегува во резонаторот со што фазата на осцилирање на фотонот не може да се промени.
Два фотони одеднаш
Работите се менуваат кога два фотони ќе пристигнат истовремено. „Атомот има својство на апсорпција коешто може да се засити“, вели Ројшенбојтел. „Атомот го апсорбира фотонот за краток период и потоа го ослободува во резонаторот. За тоа време, не може да апсорбира други фотони. Ако два фотони пристигнат истовремено, само едниот ќе биде апсорбиран, а на другиот се уште ќе може да му се промени фазата“.
Од квантно-механичка гледна точка, нема разлика помеѓу два поединечни фотони. Тие можат да се сфатат како споен предмет во форма на бран, кој се наоѓа истовремено и во резонаторот и во оптичкото влакно. Фотоните не може да се разликуваат. Не се знае кој од нив е апсорбиран, а кој не. Кога ќе дојдат до резонаторот и на двата им се менува фазата за 180 степени. Два фотони во интеракција кои истовремено пристигнуваат покажуваат сосема поинакво однесување отколку поединечните.
„На тој начин, може да се создаде максимално заплеткана состојба на фотоните“, вели Ројшенбојтел. „Таквите состојби се потребни во сите полиња на квантната оптика, во квантното телепортирање, или транзисторите кои емитуваат светлина, што потенцијално може да се искористи кај квантните компјутери“.
Голема предност на новиот систем е тоа што е заснован на технологијата за оптички влакна, којашто веќе се користи за електронската комуникација. Нано оптичките влакна и резонаторите во форма на шише се совршено компатибилни со постоечките технологии.
Таргетираната креација на силна фотон-фотон интеракција претставува важен чекор кон создавање на светски распространета „квантна информациска мрежа“
