Forme complexe de fotoni pentru calcule fotonice rapide și transfer securizat de date

Imagine conceptuală a metodei utilizate pentru manipularea structurilor spațiale ale fotonilor folosind multiple modulații consecutive fără pierderi. Credit: Markus Hiekkamäki / Universitatea din Tampere

Cercetătorii de la Laboratorul de Fotonică al Universității din Tampere au arătat cum doi fotoni care interferează se pot grupa împreună sub diferite forme. Aceste forme complexe sunt benefice pentru tehnologiile cuantice, cum ar fi efectuarea de calcule fotonice rapide și transferul securizat de date. Metoda deschide, de asemenea, noi posibilități pentru crearea unor tehnici de măsurare și detectare îmbunătățite.

Pe măsură ce revoluția digitală a devenit mainstream, calcul cuantic iar comunicarea cuantică crește în conștientizarea câmpului. Tehnologiile îmbunătățite de măsurare care permit fenomene cuantice și posibilitatea progresului științific prin noi metode prezintă un interes deosebit pentru cercetătorii din întreaga lume.

Recent, doi cercetători de la Universitatea din Tampere, asistentul profesor Robert Fickler și cercetătorul doctoral Markus Hiekkamäki, au arătat că interferența cu doi fotoni poate fi controlată aproape perfect de forma spațială a fotonului. Descoperirile sale au fost publicate recent în prestigioasa revistă Physical Review Letters.

Raportul nostru arată cum o metodă complexă de instalare a luminii poate fi utilizată pentru ca două cantități de lumină să interfereze unele cu altele într-un mod nou și ușor de reglat ”, explică Markus Hiekkamäki.

Fotonii individuali (unități de lumină) pot avea forme extrem de complexe, despre care se știe că sunt benefice pentru tehnologiile cuantice, cum ar fi criptografia cuantică, măsurătorile super-sensibile sau sarcinile de calcul îmbunătățite cuantic. La folosind acești așa-numiți fotoni structurați, este crucial să îi faceți să interfereze cu alți fotoni.

„O sarcină crucială în toate aplicațiile tehnologiei cuantice este îmbunătățirea capacității de manipulare a stărilor cuantice într-un mod mai complex și mai fiabil. În tehnologiile cuantice fotonice, această sarcină implică schimbarea proprietăților unui singur foton și interferarea cu mai mulți fotoni între ei; Spune Robert Fickler, care conduce grupul experimental cuantic icsptica la universitate.

Optica liniară oferă soluții promițătoare la comunicațiile cuantice

Dezvoltarea demonstrată este deosebit de interesantă din punctul de vedere al științei informației cuantice de înaltă dimensiune, unde se folosește mai mult de un bit de informație cuantică per purtător.. Aceste stări cuantice mai complexe nu numai că permit codificarea mai multor informații într-un singur foton, dar sunt, de asemenea, cunoscute ca fiind mai rezistente la zgomot în medii multiple.

Metoda prezentată de duo-ul de cercetare promite să construiască noi tipuri de rețele optice liniare. Acest lucru deschide calea pentru noi scheme de calcul cu fotoni îmbunătățite cuantic.

„Demonstrația noastră experimentală de formare a doi fotoni în mai multe forme spațiale complexe este un pas crucial în aplicarea fotonilor structurați la diferite sarcini cuantologice metrologice și informaționale”, continuă Markus Hiekkamäki.

Cercetătorii își propun acum să utilizeze metoda pentru a dezvolta noi tehnici de detectare cuantică îmbunătățite, explorând în același timp structuri spațiale fotonice mai complexe și dezvoltând noi abordări ale sistemelor de calcul care utilizează stări cuantice.

„Sperăm că aceste rezultate vor inspira mai multe cercetări cu privire la limitele fundamentale ale formării fotonilor. Descoperirile noastre ar putea declanșa, de asemenea, dezvoltarea de noi tehnologii cuantice, de exemplu, o comunicare cuantică îmbunătățită cu toleranță la zgomot sau scheme inovatoare de calcul cuantic, care beneficiază de aceste stări cuantice fotonice de înaltă dimensiune ”, adaugă Robert Fickler.

Referință: „Efecte de interferență ridicată a doi fotoni în modurile spațiale” de Markus Hiekkamäki și Robert Fickler, 22 martie 2021, Scrisori de recenzie fizică.
DOI: 10.1103 / PhysRevLett.126.123601

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Inginerii dezvoltă o nouă tehnologie de tratare a apei care ar putea ajuta și exploratorii Marte

Un catalizator care distruge percloratul din apă poate curăța solul marțian. O echipă condusă de ingineri de la Universitatea din California Riverside a dezvoltat un...

Dezechilibrul energetic al Pământului s-a dublat

Faceți clic pe imaginea pentru a anima: Comparația estimărilor anuale suprapuse la intervale de 6 luni ale fluxului anual net de energie în atmosfera...

Modul în care celulele folosesc „pungile pentru gunoi” pentru a-și transporta deșeurile de reciclare

Descoperirile pot avea implicații importante pentru înțelegerea bolilor legate de vârstă. Oamenii de știință de la Sanford Burnham Prebys au obținut o perspectivă mai profundă...

Cercetătorii iau distribuția cheii cuantice din laborator

Dovezile pe teren arată că simpla funcționare a sistemului DCC cu rețeaua de telecomunicații existentă în Italia. Într-un nou studiu, cercetătorii au demonstrat un sistem...

Știința simplificată: ce sunt rețelele cuantice?

din Departamentul Energiei din SUA 17 iunie 2021 Părțile interesate din guvern, laboratoare naționale, universități și industrie s-au alăturat DOE Internet Quantum Project Workshop pentru a...

Newsletter

Subscribe to stay updated.