Kompakt Kuantum Işık İşleme: Zamanı Bükücü Optik Hesaplamada Çığır Açan Teknoloji

Araştırmacılar, zamansal kodlamayı kullanarak fotonlar arasındaki kuantum girişimini başarılı bir şekilde göstererek kuantum hesaplama için ölçeklenebilir bir yöntem ortaya koydular ve daha erişilebilir kuantum teknolojilerine doğru potansiyel bir yol sundular. 

Optik kuantum hesaplamada ileriye doğru bir adım.

Viyana Üniversitesi’nden Philip Walther liderliğindeki araştırmacıların uluslararası işbirliği, kaynak açısından verimli yeni bir platform kullanarak birkaç tek foton arasındaki kuantum girişiminin başarılı bir şekilde gösterilmesiyle kuantum teknolojisinde önemli bir atılım gerçekleştirdi. Prestijli dergide yayınlanan çalışma Bilim Gelişmeleri optikte dikkate değer bir ilerlemeyi temsil etmektedir kuantum hesaplama bu daha ölçeklenebilir kuantum teknolojilerinin önünü açıyor.

Kuantum optiğinde temel bir olgu olan fotonlar arasındaki girişim, optik kuantum hesaplamanın temel taşı olarak hizmet eder. Işığın dalga-parçacık ikiliği gibi özelliklerinden faydalanarak girişim desenlerini tetiklemeyi ve kuantum bilgisinin kodlanmasını ve işlenmesini sağlamayı içerir.

Geleneksel çoklufoton deneyler, uzaysal kodlama Fotonların girişime neden olmak için farklı uzaysal yollarda manipüle edildiği yaygın olarak kullanılır. Bu deneyler çok sayıda bileşenden oluşan karmaşık kurulumlar gerektirir, bu da onları kaynak açısından yoğun ve ölçeklendirmeyi zorlaştırır.

Buna karşılık, Viyana Üniversitesi, Politecnico di Milano ve Université libre de Bruxells’den bilim adamlarından oluşan uluslararası ekip, zamansal kodlama. Bu teknik, fotonların uzaysal istatistiklerinden ziyade zaman alanını yönetir.

Şekil 1. Fiber optik döngüye dayalı, kaynak açısından verimli çoklu fotonlu işlemci. 

Bu yaklaşımı gerçekleştirmek için Viyana Üniversitesi’ndeki Christian Doppler Laboratuvarı’nda fiber optik döngü kullanan yenilikçi bir mimari geliştirdiler (Şekil 1). Bu tasarım, aynı optik bileşenlerin tekrar tekrar kullanılmasına olanak tanıyarak minimum fiziksel kaynakla verimli çoklu foton girişimini kolaylaştırır.

Baş yazar Lorenzo Carosini şöyle açıklıyor: “Deneyimizde, mevcut deneylerin çoğunun ölçeğini aşan sekiz foton arasında kuantum girişimi gözlemledik. Yaklaşımımızın çok yönlülüğü sayesinde girişim deseni yeniden yapılandırılabiliyor ve optik kurulum değiştirilmeden deneyin boyutu ölçeklendirilebiliyor.”

Sonuçlar, uygulanan mimarinin geleneksel uzamsal kodlama yaklaşımlarına kıyasla önemli kaynak verimliliğini ortaya koyuyor ve daha erişilebilir ve ölçeklenebilir kuantum teknolojilerinin önünü açıyor.

Referans: Lorenzo Carosini, Virginia Oddi, Francesco Giorgino, Lena M. Hansen, Benoit Seron, Simone Piacentini, Tobias Guggemos, Iris Agresti, Juan C. Loredo ve Philip Walther, “Tek uzamsal modda programlanabilir çoklu foton kuantum girişimi”, 19 Nisan 2024, Bilim Gelişmeleri.