Kvantno slikovno upodabljanje »duhov« s pomočjo navadne sončne svetlobe

Znanstveniki so dosegli nekaj, kar se je še pred kratkim zdelo skoraj nemogoče. Navadno sončno svetlobo so namreč uporabili za ustvarjanje kvantno povezanih parov fotonov. Ta pojav je bil do zdaj popolnoma odvisen od natančnih laboratorijskih laserjev. Raziskovalna ekipa pod vodstvom Wuhonga Zhanga in Lixianga Chena z Univerze Xiamen pa je v reviji Advanced Photonics opisala svoj delujoči eksperiment, ki namesto laserjev uporablja sonce kot edini vir za ta proces.

Pretvorba sončne svetlobe v uporaben vir za spontano parametrično pretvorbo navzdol (SPDC) prinaša velike izzive, saj svetloba na Zemlji nenehno niha v svetlosti, smeri in položaju. Vendar pa ima sončna svetloba veliko prednost, saj ne potrebuje električne energije ali zapletene opreme, kar omogoča delovanje v odročnih krajih ali vesolju. Znanstveniki so težavo z nihanjem rešili z avtomatsko napravo za sledenje soncu, podobno teleskopski montaži. Ta nenehno sledi soncu in svetlobo usmerja v 20 metrov dolgo plastično večrodovno optično vlakno, ki svetlobo vodi v temen laboratorij do nelinearnega kristala iz kalijevega titanila fosfata.

Kljub nestabilnosti naravne svetlobe je sistem uspešno ustvaril fotonske pare z močnimi prostorskimi korelacijami. Za preizkus so raziskovalci te pare uporabili za kvantno slikovno upodabljanje »duhov« (ghost imaging), kjer se slike rekonstruirajo posredno s pomočjo korelacij. Sistem s sončnim pogonom je dosegel 90,7-odstotno vidnost slike, kar je izjemno blizu 95,5-odstotni vidnosti, ki jo zagotavlja standardni 405 nm laser pri enaki moči.

Ekipa je uspešno poustvarila celo podrobno dvodimenzionalno sliko, opisano kot »obraz duha«. Širok spekter sončne svetlobe namreč pomaga podpirati kvazi-fazno usklajevanje znotraj kristala, zbiranje podatkov skozi daljša obdobja pa je izboljšalo razmerje med signalom in šumom ter zagotovilo stabilno delovanje. Ta tehnologija bi lahko bila v prihodnje ključna za kvantne informacijske sisteme v vesolju.