Do zdaj so se prepleteni fotoni oz. t. i. kvantna svetloba snovali le v trdnih kristalih, ki pa so zaradi svoje toge strukture oteževali manipuliranje in spreminjanje kvantnih lastnosti fotonov oz. svetlobe na hiter in enostaven način. Raziskovalci pa so prvič uspešno zasnovali prepletene fotone oz. kvantno svetlobo v organski snovi, natančneje v tekočih kristalih.

Dosežek so raziskovalci Aljaž Kavčič in Matjaž Humar iz Laboratorija za biološko in mehko fotoniko Odseka za fiziko trdne snovi in Fakultete za matematiko in fiziko Univerze v Ljubljani ter Nerea Sebastian z Odseka za kompleksne snovi skupaj s kolegi z Instituta Maxa Plancka objavili v znanstveni reviji Nature.

Glavne prednosti prepletenih fotonov v tekočih kristalih po Humarjevih besedah vključujejo več uporabnosti in prilagodljivosti. "Naša raziskava je prvič pokazala, da lahko lastnosti kvantne svetlobe v tekočih kristalih, ki imajo lastnosti vmesnega agregatnega stanja med tekočino in trdnino, spreminjamo že z enostavnim električnim signalom. To si lahko predstavljamo s spreminjanjem svetlobe žarnice. Če smo na primer prej želeli, da je žarnica enkrat svetila rdeče in drugič zeleno, smo morali žarnico zamenjati. Zdaj pa lahko za spremembo barve svetlobe pritisnemo le na en sam gumb," je pojasnil.

Tako lahko prepletene fotone oz. kvantno svetlobo v tekočih kristalih bolje nadzorujejo in prilagajajo, kar poenostavi njeno uporabo v različnih aplikacijah. Podobno kot je mogoče pri tekočekristalnih zaslonih (LCD) spreminjati svetlost in barvo posameznih slikovnih elementov, je zdaj prvič mogoče spreminjati tudi kvantne lastnosti fotonov oz. svetlobe v tekočih kristalih.

Med najpogosteje uporabljanimi viri so prepleteni fotoni

Prepleteni delci so po Humarjevih besedah poseben pojav v kvantni mehaniki, med najpogosteje uporabljanimi viri prepletenih delcev pa so ravno prepleteni fotoni. "V tem primeru gre za par fotonov, ki sta medsebojno povezana, ne glede na razdaljo med njima, zato jih moramo obravnavati kot celoto. Sprememba stanja enega fotona takoj vpliva na stanje drugega, tudi če sta daleč narazen, na primer vsak na drugem koncu vesolja."

Ravno ta pojav se je po Humarjevih besedah v zadnjem času izkazal za potencialno uporabnega za številne praktične aplikacije, kot so kvantne telekomunikacije, kvantno računalništvo in kvantno meroslovje. "Naše odkritje tako pospešuje razvoj teh tehnologij. To odpira nove možnosti za razvoj naprednejših, učinkovitejših in varnejših kvantnih komunikacijskih sistemov ter zmogljivejših kvantnih računalnikov, ki lahko rešujejo kompleksne probleme hitreje kot klasični računalniki," je dejal.

Kot je dodal, so kvantne komunikacije še posebej obetavno področje. IJS v sodelovanju s Fakulteto za matematiko in fiziko Univerze v Ljubljani in z drugimi inštituti aktivno dela pri raziskavah, ki bi lahko pripeljale do vzpostavitve kvantnih komunikacijskih omrežij, sprva na lokalni, nato pa tudi na mednarodni ravni. Takšna omrežja bi po Humarjevem mnenju lahko povezala mesta po Evropi in s tem bistveno izboljšala varnost prenosa podatkov.