🟠پژوهشگران فوتون‌های دوقلو را در مسافتی ۷ کیلومتری بر فراز خلیج گوانابارای برزیل ارسال کردند

🔹پژوهشگران دانشگاه فدرال فلومیننزه (UFF) در برزیل گامی مهم به سوی #ارتباطات_کوانتومی برداشته‌اند. آنها جفت‌هایی از فوتون‌های دوقلو (Twin Photons) تولید کردند و یک فوتون از هر جفت را حدود ۷ کیلومتر از فراز خلیج گوانابارا در ریودوژانیرو عبور دادند، در حالی که فوتون دیگر در آزمایشگاه مبدأ در نیتروی شناسایی می‌شد.

❗️این آزمایش در پنج ثانیه ۷۰۰۰ همزمانی تشخیص (Coincident Detection) ثبت کرد — یعنی ثبت همزمان دو فوتون که نشان می‌دهد به یک جفت تعلق دارند، آن هم با وجود تلاطم جوی که مسیر و توزیع پرتو نور را مختل می‌کند.

🔸برای تولید این جفت‌ها، منبع فوتون‌ها از یک بلور اپتیکی غیرخطی استفاده می‌کرد که با لیزر ۴۰۵ نانومتری تحریک می‌شد. در این فرایند که تبدیل پارامتری خودبه‌خودی (SPDC) نام دارد، یک فوتون پرانرژی به دو فوتون کم‌انرژی‌تر به نام‌های سیگنال (Signal) و آیدلر (Idler) تبدیل می‌شود.

🔹پایستگی انرژی و شرایط تطبیق فاز باعث می‌شوند این دو فوتون با ویژگی‌های به‌شدت همبسته متولد شوند. به همین دلیل بلور از نوع بلور بلند (Long-Crystal Architecture) انتخاب شد تا احتمال تولید جفت‌ها به حداکثر برسد.

🔸با این حال، دوقلو بودن دو فوتون به‌طور خودکار به معنای #درهم‌تنیدگی نیست. منبع برای تولید فوتون‌های درهم‌تنیده از طریق قطبش طراحی شده بود. درهم‌تنیدگی قطبشی وقتی هر دو فوتون در آزمایشگاه اندازه‌گیری شدند به اثبات رسیده، اما هنوز تأیید نشده که درهتنیدگی پس از سفر ۷ کیلومتری یک فوتون باقی می‌ماند یا خیر.

🔹برای شناسایی فوتون‌های هم‌جفت، زمان‌های تشخیص (Detection Timestamps) در دو ایستگاه با ساعت‌های سنکرون‌شده با GPS مقایسه شد. از آنجا که یک فوتون تقریباً کنار منبع و دیگری پس از عبور از خلیج شناسایی می‌شود، حدود ۲۰ میکروثانیه بین دو تشخیص فاصله است.

🔸بلافاصله پس از این بازه، یک قله‌ی برجسته در همزمانی‌ها (Peak in Coincidences) ظاهر می‌شود که اثبات می‌کند دو دستگاه واقعاً یک جفت دوقلو را ثبت کرده‌اند، نه نور تصادفی. چون انتقال داده‌ها با اینترنت معمولی کافی نبود، یک لینک رادیویی اختصاصی بین دو ایستگاه نصب شد.

🔹در مسیر نوری نیز تلاطم جوی می‌تواند پرتو را جابه‌جا و جمع‌آوری آن را دشوار کند، اما آزمون‌ها نشان دادند قطبش نور در برابر این سفر بسیار مقاوم است: حالت‌های مختلف قطبش با فیدلیتی بیش از ۹۹٪ بازیابی شدند. به همین دلیل قطبش بهترین گزینه برای رمزگذاری اطلاعات در فوتون‌هاست.

🔸علاوه بر این، یک سیستم تثبیت فعال (Active Stabilization System) ساخته شد تا تلسکوپ‌ها دقیقاً نشانه‌گیری شوند، زیرا تغییرات کوچک مکانیکی و دمایی در فاصله‌ی ۷ کیلومتری می‌تواند پرتو را از گیرنده دور کند.

🔹در نهایت، این آزمایش هنوز به‌طور قطعی نشان نداده که دو فوتون پس از جدایی ۷ کیلومتری درهم‌تنیده باقی می‌مانند؛ آنچه اثبات شده، تولید محلی جفت‌های درهم‌تنیده و تشخیص از راه دور همزمانی‌های میان دوقلوهاست. بنابراین گام بعدی انجام اندازه‌گیری‌های قطبش در دو مکان دور از هم است تا مشخص شود درهم‌تنیدگی پس از سفر یک فوتون در عرض خلیج دست‌نخورده می‌ماند یا خیر.

🔸اگر این مرحله تأیید شود، گامی مهم به سوی کانال ارتباط کوانتومی در فضای آزاد برداشته می‌شود که می‌تواند امکان اتصال ایستگاه‌های زمینی به ماهواره‌ها را فراهم کند.

📎لینک خبر

🔸🔸🔸🔸🔸🔸
🔗 Website
🔗 Telegram
🔗 LinkedIn

#اخبار