Trong lĩnh vực quang học hiện nay, có một lĩnh vực đang phát triển nhanh chóng, được gọi là Ánh sáng có cấu trúc. Đúng như tên gọi, nó làm cho mọi người nhìn thấy hình ảnh nhỏ hơn, nhỏ gọn hơn, tập trung hơn của một trường nhìn rộng, ít phát hiện photon hơn bằng cách thay đổi cấu trúc của "mô hình" ánh sáng, chẳng hạn như biên độ và pha và phân cực, cắt, cắt, v.v. Ánh sáng có thể được đóng gói như một giao tiếp băng thông cao mới. Giống như một thợ may, bằng cách cắt vải trơn thành các mẫu và loại khác nhau.
Ánh sáng có cấu trúc đang ngày càng được sử dụng trong công nghệ. Ví dụ, cảnh sát sử dụng ánh sáng có cấu trúc để chụp dấu vân tay trong cảnh 3D. Trong khi trước đây họ đã sử dụng băng keo để trích xuất dấu vân tay, bây giờ họ có thể sử dụng máy ảnh và dấu vân tay kỹ thuật số, cho phép quá trình nhận dạng bắt đầu trước khi sĩ quan rời khỏi hiện trường. Hình ảnh sau đây cho thấy một mô hình ánh sáng có cấu trúc được thiết kế để kiểm tra bề mặt và robot hàn hồ quang được trang bị máy ảnh và nguồn sáng laser có cấu trúc cho phép robot tự động theo dõi mối hàn (bên dưới).
Ánh sáng có cấu trúc đang ngày càng được sử dụng trong công nghệ. Ví dụ, cảnh sát sử dụng ánh sáng có cấu trúc để chụp dấu vân tay trong cảnh 3D. Trong khi trước đây họ đã sử dụng băng keo để trích xuất dấu vân tay, bây giờ họ có thể sử dụng máy ảnh và dấu vân tay kỹ thuật số, cho phép quá trình nhận dạng bắt đầu trước khi sĩ quan rời khỏi hiện trường. Hình ảnh sau đây cho thấy một mô hình ánh sáng có cấu trúc được thiết kế để kiểm tra bề mặt (trên cùng bên phải) và robot hàn hồ quang được trang bị máy ảnh và nguồn sáng laser có cấu trúc cho phép robot tự động theo dõi mối hàn (dưới cùng bên trái).
Câu hỏi đặt ra là, làm thế nào để tạo và kiểm soát trạng thái của ánh sáng này và nó có thể được đẩy bao xa đến giới hạn của nó? Công cụ chính để xây dựng ánh sáng của trạng thái này đến từ laser, nhưng vì sự phức tạp của laser chuyên dụng cần thiết bị thách thức, hình học tùy chỉnh và / hoặc các yếu tố thường được yêu cầu. Chỉ có các mô hình hai chiều của mô hình và phân cực được sử dụng, điều đó có nghĩa là truy cập vào ánh sáng vướng víu cổ điển hai chiều, bắt chước qubit 1 và 0.
Bây giờ, các nhà khoa học ở Trung Quốc và Nam Phi, gần đây đã xuất bản một bài báo trên tạp chí Nature-Light. Họ báo cáo rằng họ chỉ đơn giản và trực tiếp tạo ra ánh sáng cổ điển lớp lượng tử chiều tùy ý từ laser. Lần đầu tiên, laser rất đơn giản có sẵn trong hầu hết các phòng thí nghiệm giảng dạy đại học được sử dụng để hiển thị ánh sáng vướng cổ điển tám chiều. Sau đó, nhóm nghiên cứu tiếp tục điều khiển và kiểm soát ánh sáng giống như lượng tử này, do đó tạo ra trạng thái greenberg-horn-zerlinger (GHZ) cổ điển đầu tiên, một tập hợp các trạng thái lượng tử chiều cao nổi tiếng.
Như thể hiện trong hình, một laser đơn giản chỉ bao gồm hai gương tiêu chuẩn được sử dụng để tạo ra ánh sáng vướng cổ điển chiều cao, phản ánh trạng thái của nghệ thuật, khác với ví dụ phổ biến của trạng thái Bell hai chiều.
Giáo sư Forbes, giám đốc dự án nghiên cứu này, cho biết : "Điều đáng chú ý là chúng ta không chỉ có thể tạo ra một trạng thái ánh sáng kỳ lạ như vậy, mà nguồn sáng của chúng còn đơn giản như bạn có thể tưởng tượng, chỉ cần một vài tiêu chí ." Đó là, mọi người nhận ra rằng các mức độ tự do "bổ sung" quan trọng chỉ yêu cầu một khuôn khổ toán học mới để xác định chúng. Phương pháp này cho phép hình thành bất kỳ trạng thái lượng tử nào bằng cách chỉ cần gắn nhãn các tia giống như sóng được tạo ra bởi laser và sau đó kiểm soát chúng từ bên ngoài bằng bộ điều biến ánh sáng không gian. Theo một nghĩa nào đó, laser tạo ra kích thước mong muốn, trong khi điều chế và kiểm soát tiếp theo làm cho kết quả vào một số trạng thái mong muốn. Để chứng minh điều này, các nhà nghiên cứu đã tạo ra tất cả các trạng thái GHZ trải dài trong không gian tám chiều.
Chưa ai từng tạo ra ánh sáng vướng víu cổ điển chiều cao này trong quá khứ, vì vậy các nhà nghiên cứu cần phát minh ra một phương pháp đo mới để biến công nghệ chụp cắt lớp của các trạng thái lượng tử chiều cao thành một ngôn ngữ và công nghệ, phù hợp với các chất tương tự ánh sáng cổ điển của họ. Kết quả là một chụp cắt lớp mới của ánh sáng vướng cổ điển, tiết lộ mối tương quan giống như lượng tử của nó vượt ra ngoài tiêu chuẩn hai chiều.
Công trình này cung cấp một cách mạnh mẽ để tạo và kiểm soát ánh sáng cổ điển chiều cao với các tính chất giống như lượng tử, mở đường cho các ứng dụng thú vị trong đo lường lượng tử, sửa lỗi lượng tử và giao tiếp quang học, và cung cấp nhiều ánh sáng cổ điển sáng linh hoạt hơn cho nghiên cứu cơ bản để kích thích cơ học lượng tử.
