Terobosan keterikatan foton baru dapat miniaturisasi komputer kuantum

Komputasi kuantum telah lama berjuang untuk menciptakan foton yang terjerat secara efisien, tetapi tim peneliti telah menemukan metode yang mengubah permainan menggunakan metasurfaces-flat, struktur rekayasa yang mengontrol cahaya.

Dengan memanfaatkan metasurfaces ini, mereka dapat menghasilkan dan memanipulasi foton terjerat dengan lebih mudah dan kompak dari sebelumnya. Terobosan ini dapat membuka pintu ke komputer kuantum yang lebih kecil dan lebih kuat dan bahkan membuka jalan bagi jaringan kuantum yang mengirimkan foton terjerat ke banyak pengguna.

Merevolusi pemrosesan informasi kuantum

Pemrosesan informasi kuantum bergantung pada keterjeratan beberapa foton untuk menangani sejumlah besar data. Namun, menciptakan foton terjerat ini secara efisien tetap menjadi tantangan utama. Metode tradisional baik menggunakan proses optik nonlinier kuantum, yang berjuang dengan penskalaan ke sejumlah besar foton, atau gangguan balok linier dan gangguan kuantum, yang membutuhkan pengaturan yang rumit dan rumit rentan terhadap kehilangan dan crosstalk.

Sebuah tim peneliti dari Universitas Peking, Universitas Sains dan Teknologi Selatan, dan Universitas Sains dan Teknologi Tiongkok baru -baru ini mencapai terobosan di bidang ini. Seperti yang dilaporkan di Fotonik canggih Perhubunganmereka mengembangkan teknik baru menggunakan metasurfaces – ultrathin, struktur rekayasa yang secara tepat mengontrol fase cahaya, frekuensi, dan polarisasi. Pendekatan ini memungkinkan penciptaan keterjeratan multiphoton pada satu permukaan metasur, membuat prosesnya lebih sederhana dan lebih efisien.

Memanfaatkan metasurfaces untuk keterjeratan

Metode mereka bekerja dengan mengarahkan beberapa foton tunggal ke arah metasurface gradien yang dirancang khusus dari sudut yang berbeda. Metasurface memanipulasi foton ini sehingga mereka ikut campur dengan cara kuantum, menghasilkan terjerat foton negara bagian Teknik ini tidak hanya memungkinkan untuk generasi berbagai negara yang terjerat tetapi juga memungkinkan perpaduan beberapa pasangan foton terjerat menjadi kelompok yang lebih besar dan lebih kompleks. Akibatnya, lebih banyak informasi kuantum dapat dikodekan dalam ruang yang lebih kecil, berpotensi maju Komputasi kuantum dan teknologi komunikasi.

Profesor Ying Gu, penulis yang sesuai dalam laporan ini, menyatakan pendekatan baru ini sebagai perspektif baru untuk pemrosesan informasi kuantum: “Ini seperti menemukan jalan pintas dalam labirin. Alih -alih mencoba menavigasi tikungan dan belokan yang kompleks untuk membuat kuantum yang lebih baik. sebuah chip, menjadikannya solusi yang bagus untuk aplikasi komputasi kuantum dan komunikasi di masa depan. ”

Membuka jalan bagi teknologi kuantum di masa depan

Dengan metode baru untuk membuat keterikatan multiphoton, banyak aplikasi kuantum dapat menjadi lebih mudah diakses. Misalnya, metasurfaces dapat digunakan untuk menghasilkan dan mengirimkan foton terjerat ke banyak pengguna, memfasilitasi pembuatan jaringan kuantum. Selain itu, metasurfaces dapat berfungsi sebagai blok bangunan untuk menangani lebih banyak foton, berpotensi mengarah pada pengembangan komputer kuantum sekecil laptop. Kemungkinan seperti itu menarik, dan penelitian ini membuat kita lebih dekat untuk mewujudkannya.

Referensi: “Keterikatan polarisasi jalur multiphoton melalui metasurface gradien tunggal” oleh Qi Liu, Xuan Liu, Yu Tian, ​​Zhaohua Tian, ​​Guixin Li, Xi-Feng Ren, Qihuang Gong dan Ying Gu, 13 Februari 2025, Nexus fotonik canggih.
Doi: 10.1117/1.apn.4.2.026002