Запутанные фотоны находят цель сквозь туман экспресс

Оригинал: "Long distance quantum illumination and ranging using polarization entangled photon pairs in a lossy environment"
arXiv:2602.08947 · 2026-02-09 · CC BY 4.0 · 1 мин
Квантовая запутанность переживает километровый путь и помогает засечь объект даже по отражённому свету.

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».

Запутанность — это не просто совпадение. Если у одного фотона спин направлен вверх, у второго он мгновенно становится направленным вниз, где бы тот ни находился.

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.

В эксперименте использовалась схема с интерферометром Саньяка — кольцевой оптической петлёй, где свет идёт по кругу в двух направлениях, что позволяет стабильно рождать запутанные пары.

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.

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.

S = 2.802 \pm 0.002
Значение параметра CHSH, измеренное в эксперименте. Если S больше 2, это подтверждает квантовую запутанность.
Учёные
William WoottersShuji NakamuraJohn Stewart BellErwin SchrödingerAlain AspectCharles Townes
Понятия
запутанные фотонные пары фотонная пара извлечение квантовой запутанности квантовая корреляционная спектроскопия поляризованный свет поляриметрия измерение поляризации люминесцентные материалы сильная связь стандартная свеча поляриметрическое дистанционное зондирование поляриметрия с нейронными сетями лазерная дальнометрия камера инфракрасная камера мера запутанности фотометрическое расстояние сильное линзирование лидарное дистанционное зондирование связь света с веществом