Светодиоды могут излучать запутанный свет

Специалисты из Университета Торонто разработали схему работы светодиодов, позволяющую им за счет дополнительного сверхпроводящего слоя излучать запутанные фотоны.

Обычные светодиоды (LED) излучают никак не скореллированные друг с другом фотоны. Для получения запутанного света ученые дополнили обычные диоды (электронный элемент, обладающий различной проводимостью в зависимости от направления электрического тока) слоем сверхпроводящего вещества, в состав которого входят куперовские пары.

Куперовская пара – связанное состояние двух взаимодействующих через фонон электронов. Обладает нулевым спином и зарядом, равным удвоенному заряду электрона. Впервые подобное состояние было описано Леоном Купером в 1956 году, рассмотревшим лишь упрощенную двухчастичную задачу. Коррелированные пары электронов ответственны за явление сверхпроводимости.

При использовании таких электронов для генерации света в диодах получившиеся пары фотонов окажутся запутанными, что означает, что их квантовые свойства будут строго скореллированы друг с другом. Скажем, если измерить поляризацию одного члена пары запутанных фотонов, автоматически можно будет получить информацию о другом, независимо от того, где он в это время находится.

Запутанные фотоны до сих пор удавалось получить лишь во время манипуляции отдельными охлажденными атомами, N-V-вакансиями в алмазах (парами электронов отдельного азота в кристалле углерода) и квантовыми точками.

Простые и надежные источники запутанных фотонов играют значимую роль в квантовой криптографии – они используются для передачи ключа между двумя собеседниками.

^{Куперовские пары электронов в сверхпроводящем материале}

^{©National High Magnetic Field Laboratory}

А совсем недавно ученые использовали квантово запутанный свет и для микроскопии. Контрастность микрофотографий в запутанном свете превышает стандартный квантовый предел четкости для обычных фотонов почти на треть.