Çevrecileri kesinlikle memnun edecek ve fizik dersini hatırlayan herkesi şaşırtacak bir hamleyle araştırmacılar, sıradan güneş ışığının kuantum dolanıklığı üretebileceğini gösterdiler - bu fenomen daha önce iyi ayarlanmış bir lazerin tutarlı, odaklanmış çabasını gerektirdiği düşünülüyordu. Çünkü hassas, enerji canavarı bir lazer kullanmak yerine neden sadece perdeleri açmıyorsunuz?

Optica'da yayınlanan bulgular, güneş ışığının, bant genişliği farklarını hesaba kattığınız sürece lazer tabanlı tekniklerle karşılaştırılabilir dolanıklık üretebileceğini gösteriyor. Çalışma, Ottawa Üniversitesi'nden Robert Boyd'un grubu ile Almanya'daki Max Planck Işık Bilimi Enstitüsü'nden (MPL) Hanieh Fattahi'nin ekibi arasındaki bir işbirliği. Görünüşe göre, güneşin gücünden yararlanmak için uluslararası işbirliği de gerekiyor.

"Kuantum dolanıklığı güvenli iletişim, ultra hassas algılama ve yüksek performanslı hesaplama gibi uygulamalar için çok önemlidir," dedi Ottawa Üniversitesi'nden yeni mezun ve makalenin ilk yazarı Cheng Li. "Çalışmamız, bol miktarda bulunan doğal ışık kaynaklarının kuantum dolanıklığı için kullanılabileceğini göstererek daha enerji verimli ve erişilebilir kuantum teknolojilerinin olasılığını açıyor."

Başka bir deyişle, gelecekteki kuantum bilgisayarınız size güneş yanığı veren şeyle çalışabilir. Li ayrıca "bu teknolojinin bir gün uyduların uzayda zaten bol miktarda bulunan güneş ışığını kullanarak güvenli şifreleme anahtarları oluşturmasını sağlayabileceğini ve böylece gemideki lazerlere ve destekleyici donanımın çoğuna olan ihtiyacı azaltabileceğini" belirtti. Çünkü güneş tam orada, kendi işini yaparken neden uzaya lazer taşıyasınız ki?

Ekip, kuantum dolanıklığının tutarlı ışık gerektirdiği yönündeki uzun süredir devam eden varsayıma meydan okudu - dalgaların senkronize ve öngörülebilir olduğu lazer gibi. Boyd'un ekibinin daha önceki çalışmaları, tutarsız bir ışık kaynağı olan bir LED'in polarizasyonla dolanık fotonlar üretebileceğini zaten göstermişti. Şimdi, daha da kaotik olan, her yöne yayılan ve tam bir renk gökkuşağına sahip güneş ışığına yükselttiler.

Bu kaosu dizginlemek için araştırmacılar, bir pompa ışınının doğrusal olmayan bir kristale girip fotonları dolanık çiftlere ayırdığı spontan parametrik aşağı dönüşümü (SPDC) kullandılar. Lazer pompası yerine, uzay ve zamanda oldukça tutarsız kalan ancak tutarlı bir yönde salınan güçlü polarize güneş ışığı kullandılar. Li, "Deneysel düzeneğimizi, farklı renklerin ve yayılma yönlerinin getirdiği farklılıkların fotonların polarizasyonunu etkilemeyeceği şekilde tasarladık" dedi. "Teorimizin öngördüğü gibi, dolanıklık yalnızca polarizasyonda yaşıyorsa, o zaman yalnızca pompanın salınım yönündeki düzenliliğine bağlı olmalı ve yönüne veya rengine bağlı olmamalıdır."

Ancak bir sorun vardı: doğrusal olmayan kristal yalnızca yaklaşık bir milimetre genişliğinde, bu yüzden güneş ışığını yoğunlaştırmaları gerekiyordu. MPL'deki Fattahi'nin ekibi, ev penceresi boyutunda bir Fresnel lens kullanarak güneş ışığını insan saçı genişliğinde bir optik fibere yönlendiren ve ardından onu küçük kristale yönlendiren tamamen cam bir güneş yoğunlaştırıcı inşa etti. Çünkü dev bir büyütece benzeyen bir düzenek 'kuantum optiği' demenin tam karşılığı.

MPL'deki açık hava deneyleri teoriyi doğruladı: kuantum durum tomografisi, güneş ışığı kaynaklı dolanıklığın mükemmel dolanık bir duruma yaklaşık %94 benzer olduğunu gösterdi ve fotonlar Bell eşitsizliğini ihlal ederek gerçekten dolanık olduklarını ve sadece klasik bir yanlış anlama olmadıklarını kanıtladı.

Ekip şimdi parlaklığı artırmak ve dolanıklık kalitesini iyileştirmek için çalışıyor ve sistemi laboratuvar dışına çıkarmayı umuyor. Ayrıca yaklaşımın dört dalga karışımı gibi diğer doğrusal olmayan optik tekniklerle de çalışabileceğini ve kuantum fotonikte yeni kapılar açabileceğini öne sürüyorlar.

Elbette, bilim topluluğunun şüpheleri vardı. Li, "Bu projenin başlangıcından bu yana, fikrimiz tekrar tekrar şüphe ve dirençle karşılaştı" dedi. "Dünyaca ünlü bazı"