Принцип неопределенности, который можно сравнить с надутым воздушным шаром — при сжатии в одном месте он расширяется в другом — долгое время считался фундаментальным ограничением квантовой физики. Ученые не могли одновременно точно измерить две связанные характеристики частицы, например, фазу и амплитуду фотона.
Прорыв стал возможен благодаря технологии четырехволнового смешения с использованием фемтосекундного лазера. Импульсы лазера разделялись на три луча с разной длиной волны и фокусировались в кварцевом стекле. Изменяя ориентацию кварца, исследователи могли динамически управлять «формой» неопределенности — подобно тому, как сжатие воздушного шара превращает его из круглого в вытянутый.
Практическое применение технологии особенно перспективно в квантовой криптографии. Теперь при передаче квантового ключа уровень неопределенности может динамически меняться, что делает перехват информации крайне сложной задачей. Злоумышленнику недостаточно просто обнаружить фотон — необходимо точно знать, какая характеристика частицы в данный момент измеряется с большей точностью.
Потенциал технологии выходит за рамки защищенной связи. Метод может быть использован при создании высокочувствительных датчиков для биомедицинских исследований, мониторинга окружающей среды и квантовой химии. По словам авторов разработки, это открывает путь к созданию принципиально новых диагностических инструментов и методов поиска лекарственных препаратов.
