Запутанные фотоны — это пары частиц света, состояния которых связаны так, что изменение в одной частице мгновенно влияет на другую, независимо от расстояния между ними. Это явление лежит в основе квантовой криптографии, квантовых вычислений и сверхточных измерений. До сих пор считалось, что для создания запутанности нужны когерентные источники света, такие как лазеры, у которых все волны синхронизированы. А неупорядоченный свет, например от лампочки или солнца, для этой цели не годится.

Ранее ученые из Оттавского университета уже показали, что это не совсем так. Использовав некогерентное излучение светодиодов, они смогли получить поляризационно-запутанные фотоны. Тем самым они продемонстрировали, что неупорядоченность в одной степени свободы не мешает созданию порядка в другой.

Теперь они пошли дальше и применили тот же принцип к солнечному свету — самому доступному и дешевому источнику фотонов на планете, пишет EurekAlert. В новом эксперименте исследователи не собирали солнечный свет напрямую, а использовали его спектрально отфильтрованные компоненты. Результаты показали, что квантовая запутанность, полученная из солнечного света, на 94% соответствовала состоянию идеальной запутанности.

«Мы спроектировали экспериментальную установку так, чтобы различия, обусловленные цветом и направлением распространения, не влияли на поляризацию фотонов, — пояснил Ли в пресс-релизе. — Согласно нашей теории, если квантовая запутанность связана исключительно с поляризацией, то она должна зависеть только от упорядоченности колебаний накачки, а не от направления ее распространения или цвета. Это позволило нам получить высококачественную поляризационную запутанность, используя солнечный свет с высокой степенью пространственной и временной некогерентности».

Это означает, что для создания запутанности не обязательны сложные и энергозатратные лазерные системы — подойдет и естественный солнечный свет, если правильно провести нелинейно-оптическое преобразование.

Недавно австрийские физики впервые экспериментально обнаружили квантовую запутанность в макроскопическом объекте — кристалле так называемого странного металла церий-палладий-кремния размером около сантиметра.