Nhóm nghiên cứu Đại học Arizona đã sử dụng tương tác bốn sóng trong silica nóng chảy để tạo xung ánh sáng femtô co ép siêu nhanh, cho phép đo và điều khiển bất định lượng tử theo thời gian thực. Phương pháp này mở ra tiềm năng bảo mật thông tin và phát triển quang học lượng tử nhanh.
Điểm nổi bật:
- Nhóm nghiên cứu đã ghi nhận và điều khiển bất định lượng tử theo thời gian thực bằng xung sáng femtô siêu nhanh.
- Phương pháp bốn sóng trong silica nóng chảy tạo ánh sáng co ép ultra nhanh.
- Điều chỉnh góc tới của silica cho phép chuyển đổi giữa co ép cường độ và pha.
- Ứng dụng mở ra truyền thông bảo mật và quang học lượng tử siêu nhanh.
Bất định lượng tử được ghi nhận theo thời gian thực sử dụng xung sáng femtô
Nhóm nghiên cứu từ Đại học Arizona, cùng với một đội quốc tế, đã ghi nhận và điều khiển bất định lượng tử theo thời gian thực bằng cách sử dụng các xung ánh sáng femtô siêu nhanh. Khám phá của họ, được công bố trên tạp chí Light: Science & Applications, hứa hẹn nâng cao bảo mật truyền thông và phát triển quang học lượng tử siêu nhanh.
Ánh sáng co ép
Ở trung tâm của bước đột phá là "ánh sáng co ép", theo lời Mohammed Hassan, phó giáo sư vật lý và khoa học quang học kiêm tác giả liên hệ.
Trong vật lý lượng tử, ánh sáng được xác định bởi hai thuộc tính liên kết tương ứng với vị trí và cường độ của photon—nhưng không bao giờ có thể biết chính xác hoàn toàn, một khái niệm gọi là bất định. Tích của hai phép đo này không thể thấp hơn một ngưỡng nhất định, giống như lượng khí cố định trong một quả bóng, với mỗi phép đo tương đương một mặt của bóng.
"Ánh sáng thường giống quả bóng tròn, với bất định phân bổ đồng đều giữa các phép đo," Hassan cho biết. "Ánh sáng co ép—còn gọi là ánh sáng lượng tử—bị kéo dãn thành hình bầu dục, nơi một thuộc tính trở nên yên lặng và chính xác hơn, trong khi thuộc tính kia trở nên ồn ào hơn."
Tạo xung co ép siêu nhanh
Các ứng dụng trước đây chỉ dùng xung laser kéo dài milli-giây. Hassan và nhóm đã khai thác phương pháp tương tác bốn sóng trong silica nóng chảy: tách một laser thành ba chùm tia giống hệt và tập trung vào vật liệu, tạo ra xung ánh sáng co ép femtô.
Thay vì chỉ giảm bất định về pha, họ co ép cường độ photon và điều khiển việc chuyển đổi giữa co ép pha và co ép cường độ bằng cách điều chỉnh góc tới của silica so với chùm tia.
Ứng dụng và tiềm năng
Kỹ thuật này đã được thử nghiệm trong truyền thông an toàn: xung siêu nhanh kết hợp ánh sáng lượng tử giúp phát hiện kẻ nghe lén ngay lập tức và ngăn cản việc giải mã dữ liệu chính xác mà không biết cả khóa lẫn biên độ xung.
Ngoài ra, ánh sáng lượng tử siêu nhanh còn hứa hẹn cải tiến cảm biến lượng tử, hóa sinh, chẩn đoán y khoa, phát hiện môi trường và khám phá thuốc mới.
Nhóm tác giả bao gồm Mohamed Sennary (tác giả đầu tiên), Mohammed ElKabbash và cộng tác viên từ Barcelona Institute of Science and Technology, Ludwig Maximilian University of Munich và Catalan Institution for Research and Advanced Studies.
