Con corporaciones líderes que ahora invierten en infraestructuras altamente costosas y complejas para liberar el poder de las tecnologías cuánticas, los investigadores de INRS han logrado un gran avance en un sistema fotónico liviano creado utilizando dispositivos en chip y componentes de telecomunicaciones disponibles en el mercado.su artículo publicado en Naturaleza , el equipo demuestra que los fotones pueden convertirse en un recurso cuántico accesible y poderoso cuando se generan en forma de quDits enredados en color.
El sistema utiliza un chip fotónico pequeño y rentable fabricado a través de procesos similares a los utilizados para la electrónica integrada. Con un resonador de microanillo en chip excitado por un láser, los fotones se emiten en pares que comparten un estado cuántico complejo.Los fotones se construyen en un estado que presenta una serie de componentes de frecuencia superpuestos: los fotones tienen varios colores simultáneamente, y los colores de cada fotón en un par están vinculados enredados, independientemente de su distancia de separación.
Con cada frecuencia, o color, que representa una dimensión, los fotones se generan en el chip como un estado cuántico de alta dimensión quDit. Hasta ahora, la ciencia de la información cuántica se ha centrado en gran medida en la explotación de qubits, basada ensistemas bidimensionales donde se superponen dos estados por ejemplo, 0 y 1 al mismo tiempo, en contraste con los bits clásicos, que son 0 o 1 en cualquier momento. Trabajar en el dominio de frecuencia permite la superposición de muchos más estados por ejemplo, un fotón de alta dimensión puede ser rojo Y amarillo Y verde Y azul, aunque los fotones utilizados aquí eran infrarrojos para compatibilidad de telecomunicaciones, lo que mejora la cantidad de información en un solo fotón.
Hasta la fecha, el profesor Roberto Morandotti, que dirige el equipo de investigación del INRS, confirma la realización de un sistema cuántico con al menos cien dimensiones utilizando este enfoque, y la tecnología desarrollada es fácilmente extensible para crear sistemas de dos quDit con más de 9,000dimensiones correspondientes a 12 qubits y más, comparables al estado del arte en plataformas significativamente más caras / complejas.
El uso del dominio de frecuencia para tales estados cuánticos permite su fácil transmisión y manipulación en los sistemas de fibra óptica. "Al fusionar los campos de la óptica cuántica y el procesamiento óptico ultrarrápido, hemos demostrado que la manipulación de estos estados es altamente posible.usando elementos estándar de telecomunicaciones como moduladores y filtros de frecuencia ", subraya el experto en sistemas de telecomunicaciones, el profesor José Azaña, co-supervisor de la investigación realizada.
Hasta ahora, los avances en tecnologías establecidas para el sector de las telecomunicaciones estaban dirigidos a la manipulación de señales clásicas. Esta investigación es un cambio de juego: los avances pueden transferirse inmediatamente a la ciencia cuántica y permitirán directamente investigaciones fundamentales de cuántica de alta dimensióncaracterísticas de estado, aplicaciones en comunicaciones cuánticas basadas en fibra de alfabeto grande y el desarrollo futuro de puertas de lógica cuántica de alta dimensión y dominio de frecuencia y otras aplicaciones.
Los principales autores Michael Kues y Christian Reimer señalan que lo más destacado de la plataforma demostrada es su accesibilidad: es fácil de construir y explota los componentes utilizados en los sistemas de telecomunicaciones estándar que están disponibles comercialmente en todas partes. Por lo tanto, a corto plazo, los investigadores de todo el mundoWorld podrá incorporar e impulsar esta tecnología, lo que permitirá un salto en el desarrollo de aplicaciones cuánticas prácticas.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionados por Instituto Nacional de Investigación Científica - INRS . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
Referencia del diario :
Cita esta página :