Kvantové previazanie častíc, považované za základ kvantovej fyziky, vstúpilo do novej fázy. Tento proces, ktorý umožňuje koreláciu vlastností dvoch alebo viacerých častíc tak, že meranie jednej okamžite ovplyvní druhú, aj keď sú od seba vzdialené, je teraz rozšírený o radikálnu inováciu. Fyzici navrhli spôsob ako previazať dva veľmi odlišné typy častíc. Fotón (jednotka svetla) a fonón (kvantový ekvivalent zvukovej vlny).

Nový koncept nazvaný optoakustické previazanie, navrhli Changlong Zhu, Claudiu Genes a Birgit Stiller z Inštitútu Maxa Plancka pre vedu o svetle v Nemecku. Tento hybridný systém využíva fundamentálne rozdielne častice, fotóny a fonóny, a vytvára previazanie, ktoré je odolnejšie voči vonkajšiemu šumu, čo je kľúčový problém v rozvoji kvantovej technológie. O téme informoval Science Alert.

Táto inovácia má potenciál výrazne zlepšiť kvantovú komunikáciu a výpočty, ktoré čelia veľkým technickým výzvam pre svoju krehkosť. Previazanie častíc je totiž citlivé na rušenie, ktoré môže zničiť ich kvantový stav. Nové prístupy, ako práve optoakustické previazanie, však naznačujú cestu k robustnejším kvantovým zariadeniam.

Ako funguje previazanie medzi svetlom a zvukom?

Vytvorenie previazania medzi fotónmi a fonónmi predstavuje obrovskú výzvu. Tieto častice majú rôzne rýchlosti pohybu aj energetické úrovne. V návrhu vedcov zohráva kľúčovú úlohu proces nazývaný Brillouinov rozptyl, pri ktorom sa svetlo rozptyľuje na teplom vyvolaných zvukových vlnách vytvorených vibráciami atómov v materiáli.

Vedci navrhujú využitie pevnolátkového systému na mikročipe s Brillouin-aktívnym vlnovodom. Do tohto systému sa impulzne privádzajú laserové svetlo a akustické vlny, čím sa generuje Brillouinov rozptyl. V tomto prostredí fotón a fonón interagujú, pričom sa pohybujú rôznou rýchlosťou. Tieto interakcie vytvoria previazanie aj medzi časticami s dramaticky odlišnými energetickými úrovňami.

Alexander Genes

Význam pre kvantové technológie

Jednou z výhod navrhovaného systému je jeho schopnosť pracovať pri vyšších teplotách než tradičné metódy previazania, ktoré vyžadujú kryogénne prostredie. Tento prístup znižuje potrebu drahého vybavenia a otvára cestu k praktickejším kvantovým technológiám.

Vedci vidia obrovský potenciál využitia tejto technológie v kvantových výpočtoch, úložiskách, meraniach a komunikácii. Optoakustické previazanie by mohlo dokonca pomôcť preskúmať hranicu medzi klasickým a kvantovým svetom.