Скорость света в вакууме является универсальной постоянной, но, по мнению ученых из Университета Оттавы, она не постоянная. Группа исследователей, во главе которой стоял доцент Эбрахим Карими обнаружила,что витая света распространяющаяся в вакууме движется медленнее, чем скорость набора в теории относительности Эйнштейна, которая имеет последствия для квантовых вычислений и коммуникаций.
Одна из проблем телекоммуникаций — возможность втиснуть как можно больше информации в любую заданную линию электропередачи. Ученые сначала придумали телеграф, потом пультиплексирование для отправки мобильных сообщений. С годами, в сообщения стали вкладываться глобальные задачи, и они оказались втиснуты в рамки свч проводников, коаксиальных кабелей, оптоволокна и лазерных лучей, все это очень тонко, но еще не предел.
Витая света на основе орбитального углового момента света или ОАМ, позволяющих лучу определенного цвета или волны быть скрученными в штопор, позволяет вместить в себя еще больше информации. Такая возможность появляется из-за возможности регулирования количества фотонов в разных сообщениях, при этом при переключении света меняется состояние поляризации и сообщения кодируются. Поскольку каждый поворот может кодировать разные значения, и число поворотов теоретически может быть бесконечным, гораздо больше информации может передаваться, используя меньшее количество света.
В отличие от обычных лазерных сигналов, которые, по существу являются не постоянно работающей структурой, переплетенный свет обладает огромным потенциалом для квантовой коммуникации и вычислений, не только за его способность переносить огромные объемы данных, но также для экономии энергии и более надежного шифрования. Беда в том, что физики работают на том уровне, который требует такой точности, что неожиданный фактор может иметь огромные последствия.
Команда Оттавы обнаружила, что витая света распространяется медленнее, чем скорость света, которая составляет 299 792 458 метров в секунду в вакууме. В случае с витой линией света, он проходит через вакуум на 0,1 процента медленнее, чем обычный свет.
По словам команды, феномен впервые проявился, когда они сравнили Гауссов лазерный свет и свет с 10 поворотами.
«Мы поняли, что два луча не поступают на детектор одновременно» — говорит Карими: «Витая света была медленнее, что было удивительно, пока мы не поняли, что наворотили луч слегка наклонно, и так он распространяется. Этот наклон означает, что в витой луч света не самый порядочный».
В этот раз задержка была так коротка, что она составил лишь десятые доли фемтосекунды. Для того чтобы правильно измерить эту, команде нужно использовать метод для изучения ультра-коротких лазерных импульсов, которые называются частотой разрешения оптического Стробирования.
Проблема была в том, что обычный путь до времени события, как лазерный импульс — это возможность сравнить его с чем-то более коротким по продолжительности, как с помощью стробоскопа сфотографировать появление на воздушном шаре.
Используя частоту разрешения оптического Стробирования, команда обнаружила, что в сравнении с Гауссовыми лазерными пучками и скрученной полосы света, были задержки до 23 фемтосекунд. Согласно команде, способность замедлять свет, изменяя свою структуру и подразумевает, что он также может ее ускорить, вокруг одной фемтосекунды быстрее, чем скорость света в вакууме. В то же время, измерения медленно переплетенного света имеет большое значение для развития квантовой коммуникации.
«Всем, кто хочет использовать витую света для квантовой коммуникации должны быть в курсе этого эффекта,» — говорит Карими: «Если они не компенсировуют медленный-световой эффект, информация, закодированная на витой свет может не дойти в правильном порядке. Скорости распространения могут существенно влиять на многие протоколы, относящиеся к квантовой коммуникации.»
