Gepolariseerd licht kan berichten gecodeerd in een kwantumhologram doen verdwijnen
Hong Liang, Wai Chun Wong, Tailin An, Jensen Li 2024
De kwantumdaad van het verdwijnen zou ervoor kunnen zorgen dat beveiligde berichten in hologrammen worden ingebed en selectief delen ervan worden gewist, zelfs nadat ze zijn verzonden.
Kwantumlichtsignalen zijn inherent veilige informatiedragers, omdat het onderscheppen van hun berichten de fragiele kwantumtoestanden vernietigt die ze coderen. Om dit te exploiteren zonder omvangrijke apparaten te hoeven gebruiken, gebruikten Jensen Li van de Universiteit van Exeter in Groot-Brittannië en zijn collega’s een metasurface, een 2D-materiaal dat is ontworpen om speciale eigenschappen te hebben, om kwantumhologrammen te creëren.
Hologrammen coderen complexe informatie die kan worden hersteld wanneer deze wordt belicht. Een 2D-holografische papieren kaart onthult bijvoorbeeld 3D-beelden wanneer er onder de juiste hoek licht op valt. Om een kwantumhologram te creëren, codeerden onderzoekers informatie in de kwantumtoestand van een lichtdeeltje of foton.
Eerst gebruikten ze een laser om een speciaal kristal twee fotonen te laten uitzenden die onlosmakelijk met elkaar verbonden waren door kwantumverstrengeling. De fotonen reisden op afzonderlijke paden, waarbij er onderweg slechts één het metasurface tegenkwam. Duizenden kleine componenten op het metasoppervlak, zoals richels van nanoformaat, veranderden de kwantumtoestand van het foton op een voorgeprogrammeerde manier en codeerden er een holografisch beeld in.
Het partnerfoton stuitte op een gepolariseerd filter, dat controleerde welke delen van het hologram zichtbaar werden – en welke verdwenen. De eerste toestand van het foton was een superpositie van hologrammen, waardoor het tegelijkertijd veel mogelijke variaties van de boodschap bevatte. Omdat de fotonen verstrengeld waren, beïnvloedde de polarisatie van de ander het beeld dat de ander creëerde toen hij de camera raakte. Een testhologram bevatte bijvoorbeeld de letters H, D, V en A, maar door een filter voor horizontaal gepolariseerd licht toe te voegen, werd de letter H uit het uiteindelijke beeld gewist.
Li zegt dat het metasurface kan worden gebruikt om complexere informatie in fotonen te coderen, bijvoorbeeld als onderdeel van een kwantumcryptografieprotocol. Hij presenteerde het artikel op de SPIE Optics + Photonics-conferentie in San Diego, Californië, op 21 augustus.
“De droom van iedereen is om al deze kwantumtechnologie verspreid over vele vierkante meters op een tafel te zien, zodat deze compact genoeg is om in je smartphone te passen.” Metasurfaces lijken een goede manier om te gaan [about that]”, zegt Andrew Forbes van de Universiteit van de Witwatersrand in Zuid-Afrika. Kwantumhologrammen zoals die in het nieuwe experiment zouden ook kunnen worden gebruikt om kleine biologische structuren in de geneeskunde in beeld te brengen, een zich snel uitbreidend vakgebied, zegt hij.
Onderwerpen: