18:45 2023-02-08
science - citeste alte articole pe aceeasi tema
Comentarii Adauga Comentariu
_ Către optică cuantică practică: qubiți multifotonici din LNOI
_ Către optica cuantică practică: multifoton qubiți din LNOI
Optica cuantică poate fi folosită pentru aplicații practice? Depinde foarte mult dacă un număr mare de fotoni poate fi adunat în stare cuantică.
Dintre toate sistemele cuantice, fotonii sunt cunoscuți pentru interacțiunea lor slabă, ceea ce permite un timp lung de coerență pentru pot fi realizate chiar și la temperatura camerei, făcându-le potrivite pentru transmiterea de biți cuantici (cunoscuți și sub denumirea de „qubiți”) între locații îndepărtate. Cu toate acestea, interacțiunea slabă a fotonilor restricționează generarea stărilor cuantice cunoscute sub numele de stări de qubit multifotonice sau „stări N-fotonice”. Generarea stărilor N-fotonilor rămâne o provocare fundamentală în domeniul opticii cuantice.
Așa cum se raportează în Advanced Photonics Nexus, cercetătorii de la Universitatea Nanjing au propus prima schemă care, în principiu, poate genera practic un N- starea fotonului în mod determinist - astfel încât dublarea numărului de fotoni să aibă loc cu o eficiență de 100 la sută - cu un număr nelimitat de fotoni. Schema este fezabilă experimental, ținând cont de capacitatea materială practică prin utilizarea unei platforme de litiu-niobat pe izolator (LNOI), care oferă o interacțiune neliniară ultraputernică χ(2).
În schema raportată, componenta cheie este unitatea de dublare a numărului de fotoni (PDU), care poate dubla numerele de fotoni, păstrând în același timp spectrul neschimbat. În PDU, partea cea mai dificilă este conversia deterministă de la un singur foton la bi-foton. A fost propusă și studiată teoretic înainte, dar numai cu o presupunere materială ideală χ(2) sau χ(3). Pe baza parametrilor materiali practici, cercetătorii au propus prima schemă fezabilă experimental pentru procesul PDU.
Echipa arată că PDU-ul este universal pentru generarea de stări N-qubit pentru diferite aplicații ale tehnologiei cuantice, propunând ca exemple Proiecte pe cip pentru starea N-foton Fock, starea clusterului și starea GHZ.
Schema lor implică o conversie parametrică deterministă în jos (DPDC) într-un rezonator cu microring LNOI de înaltă Q. Combinând neliniaritatea ultraînaltă a platformei LNOI și efectul de îmbunătățire a cavității al rezonatorului, DPDC poate fi obținut cu microring cu factor Q 107, care se află în limitele actuale de fabricație și experimentare.
Pe lângă DPDC. , pentru scalabilitate, o conversie parametrică deterministă (DPUC) este necesară în PDU pentru convertirea frecvenței fotonului înapoi la frecvența pompei. Ei arată că acest lucru poate fi atins cu puterea pe cip la nivel de miliwați în circuitele LNOI.
Fiind prima schemă fezabilă experimental pentru generarea de stări de N-foton deterministă, ținând cont de parametrii materialelor practici, lucrarea oferă o valoare semnificativă. îndrumări pentru realizarea efectivă a stărilor cu număr mare de fotoni în viitor. Potrivit autorului principal Zhenda Xie, profesor la Școala de Știință și Inginerie Electronică a Universității Nanjing, „Starea fotonului cu număr mare este considerată unul dintre obiectivele finale ale fizicienilor în optica cuantică și informația cuantică. Această lucrare propune prima schemă fezabilă care să fie efectiv atinge obiectivul.”
Xie adaugă: „O astfel de interacțiune deterministă cu un singur foton bazată pe LNOI poate fi folosită nu numai pentru generarea de fotoni, ci și pentru manipularea fotonului pentru a realiza porți cuantice, stocare cuantică și așa mai departe. pentru a promova dezvoltarea calculului cuantic, a comunicării cuantice și a tehnologiei informaționale cuantice în general.”
Echipa anticipează că abordarea lor optică a informațiilor cuantice va stârni interesul și va încuraja colegii cercetători să o demonstreze efectiv.
Comentarii:
Adauga Comentariu