El chip óptico desarrollado en INRS por el equipo del profesor Roberto Morandotti supera una serie de obstáculos en el desarrollo de las computadoras cuánticas, que se espera que revolucionen el procesamiento de la información. El equipo de investigación internacional ha demostrado que se pueden utilizar peines de frecuencia cuántica en el chippara generar simultáneamente estados de bits cuánticos enredados qubit multiphoton.
La computación cuántica difiere fundamentalmente de la computación clásica, ya que se basa en la generación y el procesamiento de qubits. A diferencia de los bits clásicos, que pueden tener un estado de 1 o 0, los qubits permiten una superposición de los estados 1 y 0 ambossimultáneamente. Sorprendentemente, se pueden vincular múltiples qubits en los llamados estados 'enredados', donde la manipulación de un solo qubit cambia todo el sistema, incluso si los qubits individuales están físicamente distantes. Esta propiedad es la base para el procesamiento cuántico de la información.hacia la construcción de computadoras cuánticas súper rápidas y la transferencia de información de una manera completamente segura.
El profesor Morandotti ha centrado sus esfuerzos de investigación en la realización de componentes cuánticos compatibles con tecnologías establecidas. El chip desarrollado por su equipo fue diseñado para cumplir numerosos criterios para su uso directo: es compacto, económico de fabricar, compatible con circuitos electrónicos,y utiliza frecuencias de telecomunicaciones estándar. También es escalable, una característica esencial para servir como base para sistemas prácticos. Pero el mayor desafío tecnológico es la generación de estados qubit enredados múltiples, estables y controlables.
La generación de qubits puede depender de varios enfoques diferentes, incluidos los espines de electrones, los niveles de energía atómica y los estados cuánticos de fotones. Los fotones tienen la ventaja de preservar el entrelazamiento a largas distancias y períodos de tiempo.el camino es difícil. "Lo más importante es que varios de esos estados deben generarse simultáneamente para llegar a aplicaciones prácticas", agregó el investigador asociado de investigación de INRS, Dr. Michael Kues.
El equipo de Roberto Morandotti abordó este desafío mediante el uso de peines de frecuencia ópticos en chip por primera vez para generar múltiples estados de luz entrelazados qubit. Como explica Michael Kues, los peines de frecuencia óptica son fuentes de luz que comprenden muchos modos de frecuencia igualmente espaciados ".Los peines de frecuencia son fuentes extraordinariamente precisas y ya han revolucionado la metrología y la detección, además de ganar a sus descubridores el Premio Nobel de Física 2005 ".
Gracias a estos peines de frecuencia cuántica integrados, el chip desarrollado por INRS es capaz de generar estados qubit enredados de fotones múltiples en varios cientos de modos de frecuencia. Es la primera vez que alguien demuestra la generación simultánea de fotones qubit multi-fotón y dos-estados entrelazados de fotones: hasta ahora, los sistemas integrados desarrollados por otros equipos de investigación solo habían logrado generar estados entrelazados de dos fotones individuales en un chip.
Los resultados publicados en ciencia proporcionará una base para nuevas investigaciones, tanto en fotónica cuántica integrada como en peines de frecuencia cuántica. Esto podría revolucionar las tecnologías cuánticas ópticas, al mismo tiempo que mantiene la compatibilidad con la tecnología de chips semiconductores existente.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto Nacional de Investigación Científica - INRS . Original escrito por Stéphanie Thibault. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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