 |
|
Чем больше фотонов тем лучше, для квантовых технологий
|
| Квантовые объекты, такие как электроны и фотоны, ведут себя иначе, чем другие объекты, что позволяет использовать квантовые технологии. В этом заключается ключ к разгадке тайны квантовой запутанности, в которой множество фотонов существуют в разных модах или частотах. Предыдущие исследования установили полезность состояний Фока при разработке фотонных квантовых технологий. Это многофотонные, многомодовые состояния, которые стали возможными благодаря умелому объединению нескольких однофотонных входов с использованием так называемой линейной оптики. Однако некоторые важные и ценные квантовые состояния требуют большего, чем этот пофотонный подход. Теперь группа исследователей из Университета Киото и Университета Хиросимы теоретически и экспериментально подтвердила уникальные преимущества нефоковских состояний — или iNFS — сложных квантовых состояний, требующих более одного источника фотонов и линейных оптических элементов. Исследование опубликовано в журнале Science Advances. |
|
| «Мы успешно подтвердили существование iNFS, используя оптическую квантовую схему с несколькими фотонами», — говорит автор-корреспондент Сигэки Такеучи из Высшей инженерной школы. «Наше исследование приведет к прорыву в таких приложениях, как оптические квантовые компьютеры и оптическое квантовое зондирование», — добавляет соавтор Геоба Парк. Фотон является многообещающим носителем, поскольку он может передаваться на большие расстояния, сохраняя при этом свое квантовое состояние при постоянной комнатной температуре. Использование множества фотонов в нескольких режимах позволило бы реализовать оптическую квантовую криптографию на больших расстояниях, оптическое квантовое зондирование и оптические квантовые вычисления. «Мы кропотливо создали сложный тип iNFS, используя нашу фотонную квантовую схему с преобразованием Фурье для проявления двух фотонов тремя разными путями, что является наиболее сложным явлением условной когерентности для достижения», — объясняет соавтор Ре Окамото. |
| Кроме того, в этом исследовании сравнивалось другое явление с широко применяемой квантовой запутанностью, которая появляется и исчезает при простом прохождении одного линейного оптического элемента. Квантовая запутанность — это квантовое состояние с двумя или более коррелированными состояниями в суперпозиции между двумя отдельными системами. «Удивительно, но это исследование демонстрирует, что свойства iNFS не изменяются при прохождении через сеть из множества линейных оптических элементов, что знаменует собой скачок в оптических квантовых технологиях», — отмечает соавтор Хольгер Ф. Хофманн из Университета Хиросимы. Команда Такеучи утверждает, что iNFS демонстрирует условную когерентность — несколько загадочное явление, при котором обнаружение даже одного фотона означает существование остальных фотонов в суперпозиции нескольких путей. «Наш следующий этап — реализация крупномасштабных многофотонных, многомодовых состояний и чипов оптических квантовых схем», — объявляет Такеучи. |
| Источник |
