Квантовые технологии продолжают развиваться, предлагая миру новые и впечатляющие возможности. Исследователи из Гонконгского университета науки и технологий сделали важный шаг вперед в области квантовой связи. В своей новой работе они предложили способ передачи сообщений, которые можно не только отправлять, но и удалять дистанционно с использованием технологии, называемой квантовой голограммой. Эта технология основана на квантовой механике и голографии, что позволяет создавать и управлять изображениями, зашифрованными в квантовых состояниях частиц.
Что такое квантовая голограмма?
Голограмма с буквами "H, D, V, A", созданная в эксперименте
Квантовая голограмма — это технология, которая использует принцип квантовой запутанности. Этот принцип гласит, что две частицы могут находиться в таком состоянии, что изменения, происходящие с одной частицей, мгновенно влияют на другую, вне зависимости от того, насколько они удалены друг от друга. В данном случае ученые использовали запутанные фотонные пары для создания голограмм, которые могут быть как созданы, так и удалены по команде.
В рамках эксперимента ученые разработали метод кодирования изображения (голограммы) в одном из фотонов пары, а затем использовали второй фотон для управления этим изображением. Благодаря этому, они смогли выборочно стирать части голограммы, например, отдельные буквы, изменяя параметры фотона, не касаясь самого изображения.
Как это работает?
Обзор системы, генерирующей квантовую голограмму с возможностью выборочного удаления с использованием квантовой запутанности
Для создания квантовой голограммы исследователи использовали специальный Метасюрфейс(Metasurface) — материал, способный изменять свойства света. Они запустили лазер через кристалл, создавая пару запутанных фотонов. Один фотон передавался через метасюрфейс, где с помощью наноструктур формировалось голографическое изображение. Другой фотон использовался для управления этой голограммой.
Настройка эксперимента и его результаты
Интересно, что, меняя способ наблюдения за вторым фотоном, можно было удалять части изображения или восстанавливать его. Например, ученые смогли стереть букву «H» в голограмме, просто изменив поляризацию управляющего фотона. Это открывает невероятные возможности для создания динамических и управляемых изображений, которые могут быть использованы для передачи защищенной информации.
Квантовая голограмма с эффектом удаления и интерференции
Применение в реальном мире
Хотя эта технология пока находится на стадии разработки и испытаний, она уже имеет множество перспективных приложений. Одно из них — квантовая связь. Квантовые системы, как известно, обладают высокой степенью защиты от взломов и перехвата данных, что делает их идеальными для использования в финансовых транзакциях или при передаче личной информации.
Квантовая голограмма может также найти применение в системе квантовой доставки ключей (QKD), которая позволяет безопасно передавать шифровальные ключи для защиты данных. Благодаря возможности удалять сообщения после их отправки, эта технология может значительно усилить безопасность современных систем связи.
Будущее квантовой голографии
Исследования в области квантовых технологий продолжаются, и результаты, полученные учеными из Гонконга, показывают огромный потенциал этой области. Квантовая голограмма может не только изменить подход к защите данных, но и найти применение в медицине, безопасности, а также в других наукоемких отраслях.
Исследователи уверены, что дальнейшие эксперименты позволят улучшить технологию и открыть новые возможности для использования квантовых свойств света. Это может стать важным шагом к созданию совершенно нового поколения систем связи и обработки информации.
Источник изображений: Liang, Hong, et al. “Metasurface-enabled quantum holograms with hybrid entanglement.” arXiv preprint arXiv:2408.10485（2024）.
Читайте также: Toshiba представила технологию квантовой криптографии для глобального внедрения