Međunarodni tim fizičara ostvario je značajan znanstveni proboj dokazavši da laseri više nisu nužni za postizanje kvantne sprege (entanglement). U laboratorijskom eksperimentu znanstvenici su demonstrirali da se prirodna Sunčeva svjetlost može iskoristiti za proizvodnju parova kvantno spregnutih fotona. Istraživanje, nedavno objavljeno u znanstvenom časopisu Optica, ukazuje na to da laseri nisu jedini izvor svjetlosti sposoban za stvaranje ovih stanja. Ovo otkriće moglo bi označiti početak novog, energetski učinkovitog pristupa održivim kvantnim tehnologijama, kako na Zemlji tako i u svemiru.
Usporedivo s laserima
Velika potrošnja energije postaje ozbiljna prepreka u integraciji kvantnih tehnologija s postojećom informacijskom i komunikacijskom infrastrukturom. U fotonskim kvantnim tehnologijama znatna količina utrošene energije odlazi upravo na rad lasera, čija se visoka optička koherencija dugo smatrala neophodnom za pripremu kvantnih stanja svjetlosti.
Ipak, sada je pokazano da prirodni izvori svjetlosti poput Sunca mogu proizvesti kvantno spregnuta fotonska stanja putem nelinearnih optičkih efekata. Koristeći proces spontanog parametarskog pretvaranja naniže (spontaneous parametric down-conversion, SPDC) potaknut Sunčevom svjetlošću, istraživači su uspješno detektirali polarizacijski spregnute parove fotona. Izmjereno generiranje fotonskih parova usporedivo je s onim proizišlim iz SPDC procesa pokretanog laserom.
Ranija istraživanja vjerojatno su prerano odbacila Sunčevu svjetlost jer znanstvenici nisu u potpunosti uzeli u obzir različite dimenzije koherencije. Mjerenjem različitih parametara pokazalo se da Sunčeva svjetlost iskazuje varirajuće stupnjeve koherencije. To znači da, iako zraka može biti nekoherentna u nekim svojstvima, ona i dalje može izraziti koherenciju u konkretnom parametru poput polarizacije te na temelju njega generirati kvantnu spregnutost. “Sve dok je zraka savršeno polarizirana, njezina prostorna ili vremenska nekoherencija ne bi trebala spriječiti stvaranje polarizacijske spregnutosti”, izjavio je voditelj istraživanja Cheng Li.
Objasnio je da je ključ u tome da se različiti stupnjevi slobode svjetlosti ne međusobno ometaju tijekom procesa. Prema njegovim riječima, Sunčeva je svjetlost sasvim sposobna stvoriti spregnute fotone, pod uvjetom da se dovoljna količina svjetlosti usmjeri u nelinearni kristal koji pokreće SPDC.
Tehnički izazovi
Budući da se u prirodi Sunčeva svjetlost raspršuje po širokom području, njezino usmjeravanje u nelinearni optički kristal širine svega nekoliko milimetara predstavljalo je velik izazov. Za savladavanje te prepreke, tim je izradio konusni stakleni sustav za koncentriranje svjetlosti koji prikuplja svjetlost s površine od 1,4 četvorna metra i fokusira je na širinu otprilike poput širine ljudske vlasi. Svjetlost se višekratno odbija unutar stošca prema vrhu, pri čemu se intenzivira prije nego što kroz jedno optičko vlakno pokrene proces SPDC-a.
Laboratorijska ispitivanja pokazala su da je sustav pokretan Sunčevom svjetlošću ostvario performanse usporedive s laserskim sustavima, postigavši točnost od 94%. Ovaj rad utire put razvoju održivih i pristupačnijih fotonskih kvantnih tehnologija. To je osobito značajno za primjenu u resursno ograničenim okruženjima, kao što su arktička područja ili sateliti u svemiru namijenjeni međuplanetarnim misijama.
“Sunčeva svjetlost obilan je i pouzdan resurs u mnogim okruženjima, osobito u svemiru. Mogućnost izravnog generiranja kvantno spregnutih fotona iz Sunčeve svjetlosti mogla bi omogućiti jednostavnije i otpornije kvantne sustave za satelite i buduće duboke svemirske misije”, istaknula je suautorica studije Hanieh Fattahi, dodavši kako se nada da će ovaj rad potaknuti nova istraživanja u nelinearnoj i kvantnoj optici te učiniti kvantnu tehnologiju na Sunčev pogon praktičnijom za primjenu.
Datum i vrijeme objave: 10.08.2026 – 09:21 sati
