Kompakt kvantelysbehandling:Nye resultater fører til fremskridt inden for optisk kvanteberegning

Et internationalt samarbejde mellem forskere, ledet af Philip Walther ved Universitetet i Wien, har opnået et betydeligt gennembrud inden for kvanteteknologi, med den vellykkede demonstration af kvanteinterferens mellem flere enkelte fotoner ved hjælp af en ny ressourceeffektiv platform. Værket udgivet i Science Advances repræsenterer et bemærkelsesværdigt fremskridt inden for optisk kvanteberegning, der baner vejen for mere skalerbare kvanteteknologier.

Interferens mellem fotoner, et grundlæggende fænomen i kvanteoptik, fungerer som en hjørnesten i optisk kvanteberegning. Det involverer at udnytte lysets egenskaber, såsom dets bølge-partikel-dualitet, til at inducere interferensmønstre, hvilket muliggør kodning og behandling af kvanteinformation.

I traditionelle multi-foton eksperimenter er rumlig kodning almindeligvis anvendt, hvor fotoner manipuleres i forskellige rumlige veje for at inducere interferens. Disse eksperimenter kræver indviklede opsætninger med adskillige komponenter, hvilket gør dem ressourcekrævende og udfordrende at skalere.

I modsætning hertil valgte det internationale hold, bestående af videnskabsmænd fra Universitetet i Wien, Politecnico di Milano og Université libre de Bruxells, en tilgang baseret på tidsmæssig kodning. Denne teknik manipulerer fotonernes tidsdomæne i stedet for deres rumlige statistikker.

For at realisere denne tilgang udviklede de en innovativ arkitektur på Christian Doppler Laboratory ved Universitetet i Wien, ved at bruge en optisk fibersløjfe. Dette design muliggør gentagen brug af de samme optiske komponenter, hvilket muliggør effektiv multi-fotoninterferens med minimale fysiske ressourcer.

Førsteforfatter Lorenzo Carosini forklarer:"I vores eksperiment observerede vi kvanteinterferens blandt op til otte fotoner, hvilket oversteg skalaen for de fleste eksisterende eksperimenter. Takket være alsidigheden af ​​vores tilgang, kan interferensmønsteret omkonfigureres og størrelsen af ​​eksperimentet kan skaleres uden at ændre den optiske opsætning."

Resultaterne viser den betydelige ressourceeffektivitet af den implementerede arkitektur sammenlignet med traditionelle spatial-encoding-tilgange, hvilket baner vejen for mere tilgængelige og skalerbare kvanteteknologier.

Flere oplysninger: Lorenzo Carosini et al., Programmerbar multi-foton kvanteinterferens i en enkelt rumlig tilstand, Science Advances (2024). DOI:10.1126/sciadv.adj0993. www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adj0993

Journaloplysninger: Videnskabelige fremskridt

Leveret af Universitetet i Wien