Dvoubarevný fotonový dimer. Kredit: Jung-Tsung Shen, using DALL.E and Affinity Designer.

Lasery jsou skvělé pro komunikaci, průzkum nebo navigaci. Také se stále častěji využívají jako energetické zbraňové systémy, které nepotřebují munici. Má to ale háček. Stačí, když se zhorší podmínky prostředí a laserové paprsky ztrácejí na síle. Mlha, srážky, ale také extrémní teploty, prašné prostředí nebo prostě jen velká vzdálenost dovedou laser zneškodnit. Co s tím?

Jung-Tsung Shen. Kredit: WUSTL.

Na jednom pozoruhodném řešení pracuje americká agentura DARPA, která financuje s grantem za 1 milion dolarů výzkum Jung-Tsung Shena z americké Washington University in St. Louis (WUSTL). Shen a jeho tým vyvíjí kvantový laser založený na fotonických dimerech (fotonických molekulách, či bifotonech) s fotony různých barev (two-color photonic dimer laser). Tento laser využívá dvojic fotonů o různých energiích, spojených kvantovým entanglementem, s jejichž pomocí generuje intenzivní a koncentrovaný laserový paprsek.

Logo. Kredit: WUSTL.

Fotony laserového paprsku mohou nést informaci. Když ale letí atmosférou, má to na ně zhoubný vliv. Pokud jsou ovšem fotony slepené do dvojic kvantovým entanglementem, sice stále do určité míry trpí vlivy prostředí, jsou ale mnohem odolnější a ve dvojici se navzájem chrání.

Jak říká Shen, použití entanglovaných fotonů pro generování laserového paprsku nabízí ohromující možnosti v komunikačních technologiích, zobrazování, také v kvantových počítačích i v dalších aplikacích. Shen již dříve vyvíjel takovou technologii pro využití v medicínské diagnostice, pro zobrazování vnitřku mozku. Teď chce využité této metody podstatně rozšířit.

V současné době Shen a jeho kolegové pracují na technologii, která umožní generovat páry entanglovaných fotonů „různých barev“ rychlostí zhruba 1 milionu párů takových fotonů za sekundu. Takové rychlosti zatím ještě nikdo nedosáhl.

Video: ECE Research Colloquium: June 4, 2019 - Jung-Tsung Shen, Washington University in St. Louis

Literatura

Washington University in St. Louis 14. 5. 2024.