Yksittäisten fotonien ilmaisu luo kvanttietua

Kvanttilaskennan ja -viestinnän potentiaalisena vauhdittamiseksi eurooppalainen tutkimusyhteistyö raportoi uudesta menetelmästä yksittäisten fotonien hallitsemiseksi ja manipuloimiseksi lämpöä tuottamatta. Ratkaisun avulla voidaan integroida optiset kytkimet ja yhden fotonin ilmaisimet samaan siruun.

Tutkijatiimi on kehittänyt optisen kytkimen, jota konfiguroidaan mikroskooppisella mekaanisella liikkeellä eikä lämmöllä, mikä tekee kytkimestä yhteensopivan lämpöherkkien yksifotonidetektorien kanssa.

Nykyään käytössä olevat optiset kytkimet toimivat lämmittämällä paikallisesti valo-ohjaimia puolijohdesirun sisällä. "Tämä lähestymistapa ei toimi kvanttioptiikan kohdalla", kertoo tohtorikoulutettava Samuel Gyger, Tukholman KTH:n kuninkaallisessa teknillisestä instituutista.

"Koska haluamme havaita jokaisen yksittäisen fotonin, käytämme kvanttitunnistimia, jotka toimivat mittaamalla yksittäisen fotonin tuottaman lämmön kun suprajohtava materiaali sen absorboi", Gyger sanoo. "Jos käytämme perinteisiä kytkimiä, ilmaisimiin tulvii lämpöä, eivätkä ne sitten toimi."

Mikroelektromekaanista (MEMS) toimintaa käyttäen ratkaisu mahdollistaa optisen kytkennän ja fotonien havaitsemisen yhdellä puolijohdesirulla pitäen samalla yksittäisten fotonien ilmaisimien edellyttämät kylmät lämpötilat.

"Teknologiamme auttaa yhdistämään kaikki kvanttiteknologioiden integroitujen optisten piirien edellyttämät rakennuspalikat", kertoo tutkimusidean kehittänyt Errando Herranz.

Tutkijoiden mukaan ratkaisu mahdollistaa lämpökuormittamattoman uudelleen konfiguroitavan lineaarisen optiikan ja adaptiivisen ohjauksen, jotka ovat kriittisiä kvanttitilan valmistelulle ja kvanttilogiikalle laajamittaisessa kvanttifotoniikan sovelluksissa.

Ensimmäinen kvanttietu Euroopassa!

Nyt myös Euroopassa on ylletty kvanttiedun osoitukseen sillä CNRS (Center national de la recherche scientifique) osoitti kokeellisesti erään laskennallisen edun klassiseen koneeseen nähden!

CNRS raportoi Nature Communications -lehdessä 8. helmikuuta 2021: Experimental demonstration of quantum advantage for NP verification with limited information.

CNRS:n tutkimusjohtaja Eleni Diamanti kommentoi: "Algoritmiemme kvanttiedun käytännön osoittamiseksi tarvitsimme yksinkertaisesti käytettävän, mutta erittäin vakaan fotonijärjestelmän, joka sisälsi kaksi telekommunikaatioaallonpituuden ID230 yksifotonista detektoria. SPAD-pohjaiset moduulit tarjoavat erittäin matalan pimeän laskentanopeuden suhteellisen korkealla havaintotehokkuudella. Tunnistustapahtumat oli sitten helposti käsitelävissä validointia varten."

Aiheesta aiemmin:

Fotoni kerrallaan huonelämpötilassa

Kvanttietu osoitettu huoneenlämmössä