Запутанные фотоны находят цель сквозь туман экспресс
Фонарик в густом тумане бесполезен: луч рассеивается, и отражённый свет тонет в помехах. Но если связать два фотона невидимой нитью, один из них может пройти сквозь туман и вернуться, а второй останется в безопасности. Такая связь называется квантовой запутанностью — когда две частицы ведут себя как единое целое, даже находясь далеко друг от друга.
В новом эксперименте пары запутанных фотонов рождались в специальной оптической схеме. Один фотон оставался в лаборатории, а второй отправлялся к объекту на расстояние почти в километр. Отражённый свет возвращался через замутнённую среду, где большинство фотонов терялось. Удивительно, но даже когда до детектора доходило всего несколько десятков частиц, запутанность не исчезала. Учёные измерили её силу и получили значение, которое в квантовой механике означает «связь точно есть».
Этот результат — важный шаг к квантовому радару. Обычный радар посылает сигнал и ждёт отражение, но в шуме легко спутать эхо с помехой. Запутанные фотоны позволяют отличить «свой» отражённый свет от случайного: совпадения между партнёрами выдают цель. Даже если вернулась лишь горстка фотонов, их связь с оставшимися в лаборатории напарниками подтверждает, что сигнал настоящий.
Такой подход может пригодиться для наблюдения в тумане, дыму или под водой, где обычные радары слепнут. Квантовая запутанность, некогда считавшаяся хрупкой лабораторной диковинкой, оказывается достаточно прочной для реальных расстояний.
Оригинальная аннотация
как её написали авторы, на английском arXiv:2602.08947
Using polarization entangled photon pairs, we demonstrate a robust scheme for quantum illumination and ranging in a lossy environment. Entangled photon pairs are generated in a Sagnac interferometer configuration, yielding high-visibility two-photon polarization entanglement with a measured CHSH parameter of $$S =2.802\pm0.002$$. One of the photons from the entangled pair is retained as idler and the other one is directed into either of the two paths, namely reference and probe, of which probe is sent toward a distant object through a lossy free-space channel, and the reflected photons are collected after round-trip free-space propagation over distances approaching $$1$$ km. Remarkably, strong correlations are observed with CHSH values $$S >2.6$$ even when only a few tens of probe photons are returned, confirming the robustness of polarization entanglement under long-distance free-space propagation. This work reports the robustness of encoding photons in different basis before it is sent towards the object and recovery of polarization entanglement even after a kilometer-scale scattering from the objects, establishing a practical foundation for scalable quantum-assisted object detection and ranging.
Запутанные фотоны ведут себя как два носка из пары: если вы вытащили левый, то второй точно правый, даже если он в другом городе.
В романе «Квантовый вор» Ханну Райаниеми запутанные частицы используются для мгновенной связи между далёкими мирами — и это уже не чистая фантастика.