Kvanttipotentiaalin vapauttaminen monipuolisilla kvanttitiloilla

Lähes determinististen OAM-pohjaisten lomittuneiden tilojen luominen tarjoaa sillan eri fotoniteknologioiden välille kvanttialalla.

Näiden tilojen manipuloimiseksi tutkijat ovat kääntyneet valon puoleen, erityisesti ominaisuuteen nimeltä Orbital Angular Momentum (OAM), joka käsittelee valon kiertymistä ja kääntymistä tilassa.

Nyt uusimmassa saavutuksessa kvanttipisteillä (QD) on suuri potentiaali. Rooman Sapienza-yliopiston, Paris-Saclay-yliopiston ja Napolin Federico II:n tutkijaryhmä yhdisti orbitaalisen kulmamomentin ominaisuudet kvanttipisteiden ominaisuuksiin luodakseen sillan kahden huipputeknologian välille.

Kehitettyä siltaa voidaan käyttää joustavasti kahteen tavoitteeseen. Ensinnäkin se voi tehdä puhtaita yksittäisiä fotoneja, jotka ovat lomittuneet OAM-polarisaatiotilaan ja tutkijat voivat laskea niitä ilman välivaiheita.

Toiseksi tämä silta voi myös muodostaa fotonipareja, jotka korreloivat voimakkaasti kvanttimaailmassa. Ne ovat lomittuneet, joten jokaista yksittäistä fotonitilaa ei voida kuvata toisistaan riippumatta, vaikka ne olisivat kaukana toisistaan. Tämä on tärkeä seikka kvanttiviestinnän ja salauksen kannalta.

Tällä uudella alustalla on potentiaalia luoda hybridejä lomittumistiloja sekä hiukkasten sisällä että niiden välillä, jotka kaikki kuuluvat korkean ulottuvuuden Hilbert-avaruuteen. Toisaalta ryhmä on saavuttanut puhtaiden yksittäisten fotonien generoinnin, joiden kvanttitilat osoittavat erottamattomuutta hybridin OAM-polarisaatioalueen sisällä.

Näin tutkijat ovat luoneet puhtaita OAM-tiloja erillisinä vapausasteina, mikä voi mahdollistaa korkeaulotteisen kvantti-informaation käsittelyn.

Rooman Sapienza-yliopiston professori Fabio Sciarrinon mukaan "ehdotettu joustava järjestelmä edustaa edistystä korkeadimensionaalisissa monifotonikokeissa ja se voisi tarjota alustan sekä perustutkimuksille että kvanttifotonisille sovelluksille."

Yksinkertaisesti sanottuna tämä tutkimus on harppaus paremman kvanttiteknologian etsinnässä. Se on kuin yhdistäisi kaksi suurta kaupunkia. Tämä yhteys avaa jännittäviä mahdollisuuksia kvanttilaskentaan, viestintään ja paljon muuhun. Pidä siis tätä silmällä – se ei ole vain tiedettä; se on tulevaisuus vakuuttavat tutkijat.

Tutkimusraportissaan tutkijat osoittavat lähestymistavan, joka toteuttaa insinööritasolla toteutettavan portin lomittuneelle tilalle OAM-tilassa.

Aiheesta aiemmin:

Fotoni kuljettaa ja koodaa kvantti-informaatiota

Neljä ulottuvuutta kvanttiviestintään