Monifotoninen lomittuminen metapinnan avulla

Kvanttitiedonkäsittely on kenttä, joka perustuu useiden fotonien lomittumiseen valtavien tietomäärien käsittelemiseksi. Monifotonien lomittumisen luominen on kuitenkin haastava tehtävä.

Perinteiset menetelmät käyttävät joko kvanttiepälineaarisia optisia prosesseja, jotka ovat tehottomia suurille fotonimäärille, tai lineaarista säteen jakamista ja kvantti-interferenssiä, jotka vaativat monimutkaisia asetuksia, jotka ovat alttiita ongelmille, kuten katoamiselle ja ylikuulumiselle.

Pekingin yliopiston, Southern University of Science and Technology sekä Kiinan tiede- ja teknologiayliopiston tutkijaryhmä teki äskettäin merkittävän läpimurron tällä alalla.

He kehittivät uuden lähestymistavan käyttämällä metapintoja, jotka ovat tasomaisia rakenteita, jotka pystyvät ohjaamaan valon eri näkökohtia, kuten vaihetta, taajuutta ja polarisaatiota.

Tämä innovatiivinen lähestymistapa mahdollistaa monien fotonien lomittumisen luomisen yhdelle metapinnalle, mikä yksinkertaistaa prosessia ja tekee siitä tehokkaamman.

Tutkijoiden menetelmään kuuluu useiden yksittäisten fotonien lähettäminen erityisesti suunniteltuun gradienttiseen metapintaan eri suunnista. Metapinta saa nämä fotonit interferoimaan toisiaan kvanttimaisella tavalla, mikä johtaa lomittuneisiin fotoneihin.

Tämä tekniikka ei ainoastaan ​mahdollista erityyppisten lomittuneiden tilojen luomista, vaan mahdollistaa myös useiden lomittuneiden fotoniparien fuusion suuremmiksi ryhmiksi. Tämä edistys tarkoittaa, että enemmän kvanttitietoa voidaan pakata pienempään tilaan.

Raportin vastaava kirjoittaja, professori Ying Gu kommentoi tätä uutta lähestymistapaa tuoreena näkökulmana kvantti-informaation käsittelyyn: "Se on kuin löytäisi oikotietä sokkelosta. Sen sijaan, että yrittäisimme navigoida monimutkaisten optisten asetusten käänteissä, voimme käyttää yhtä metapintaa työn suorittamiseen.

Lomittuneiden fotonien luomis- ja käsittelyprosessista tulee paljon yksinkertaisempi ja kompaktimpi. Se on täydellinen pienten, sirulle mahtuvien kvanttirakenteiden kokoamiseen, mikä tekee siitä loistavan ratkaisun tuleviin kvanttilaskenta- ja viestintäsovelluksiin.

Tämän uuden menetelmän avulla monifotoninen lomittumisen luomiseksi monet kvanttisovellukset voivat olla helpommin saavutettavissa. Esimerkiksi metapintoja voitaisiin käyttää lomittuneiden fotonien tuottamiseen ja toimittamiseen useille käyttäjille, mikä helpottaa kvanttiverkon luomista.

Lisäksi metapinnat voisivat toimia rakenneosina useampien fotonien käsittelyyn, mikä saattaa johtaa kannettavien tietokoneiden kokoisten kvanttitietokoneiden kehittämiseen. Tällaiset mahdollisuudet ovat jännittäviä, ja tämä tutkimus vie meidät askeleen lähemmäksi niiden toteuttamista.

Aiheesta aiemmin:

Lomittumista makrotasolla

Kvanttilomittuminen ja topologia ovat erottamattomia

Räätälöityjä lomittuneita fotoneja