Tekoči kristali predstavljajo novo generacijo izvorov kvantne svetlobe
Aljaž Kavčič
Datum objave:
Tekoči kristali so prisotni v našem vsakdanjem življenju v naših TV-jih in telefonskih zaslonih. Po eni strani imajo lastnosti tekočin po drugi pa ureditev na molekulski ravni, kakršno najdemo v kristalih. Na račun tega so izjemno uporabni v namen manipulacije svetlobe. Raziskovalca Aljaž Kavčič ter dr. Matjaž Humar z Instituta Jožef Stefan in Fakultete za matematiko in fiziko Univerze v Ljubljani sta, v sodelovanju s sodelavci Instituta Jožef Stefan in Instituta “Max-Planck Institute for the Science of Light” v Nemčiji, kot prva dokazala, da tekoče kristale lahko uporabimo tudi za tvorbo kvantne svetlobe s številnimi prednostmi proti obstoječim izvorom.
V raziskavi, objavljeni v reviji Nature, so raziskovalci pokazali, da se tekoči kristali lahko uporabljajo za tvorbo t. i. prepletenih fotonov. Gre za kvantno stanje svetlobe, kjer par fotonov (osnovnih delcev svetlobe) vedno nastopa kot neločljiva celota oziroma jih ni mogoče opisati ločeno. Medsebojno sta povezana tako, da merjenje stanja enega izmed njiju v trenutku vpliva na stanje drugega, ne glede na razdaljo med njima. Poleg same fenomenološke zanimivosti tovrstni izvori predstavljajo orodje za realizacijo kvantnih tehnologij.
Poleg tega, da je učinkovitost tvorbe prepletenih fotonov v tekočih kristalih primerljiva z najboljšimi obstoječimi izvori, je njihova glavna prednost v dejstvu, da je kvantno stanje para fotonov mogoče nastavljivo spreminjati. To je moč doseči z apliciranjem električnega polja ali pa z ureditvijo molekul tekočega kristala v ustrezno konfiguracijo. Z zmožnostjo nastavljivega spreminjanja kvantnega stanja predstavljeni rezultati nakazujejo izjemen praktični potencial za številne kvantne tehnologije, kot so kvantna komunikacija, kvantno računalništvo in kvantno meroslovje.
Povzetek raziskave si lahko ogledate tudi v predstavitvenem videu.
Vir:
Sultanov, V., Kavčič, A., Kokkinakis, E. et al. Tunable entangled photon-pair generation in a liquid crystal. Nature (2024). https://doi.org/10.1038/s41586-024-07543-5
