Un equipo de investigadores dirigido por el Laboratorio Nacional Oak Ridge del Departamento de Energía ha demostrado un nuevo método para dividir los haces de luz en sus modos de frecuencia. Los científicos pueden elegir las frecuencias con las que desean trabajar y codificar los fotones con información cuántica.el trabajo podría impulsar avances en el procesamiento de información cuántica y la computación cuántica distribuida.
Los hallazgos del equipo fueron publicados en Cartas de revisión física .
La frecuencia de la luz determina su color. Cuando las frecuencias se separan, como en un arco iris, cada fotón de color puede codificarse con información cuántica, entregada en unidades conocidas como qubits. Los Qubits son análogos pero diferentes de los bits clásicos, que tienenun valor de 0 o 1, porque los qubits están codificados con valores de 0 y 1 al mismo tiempo.
Los investigadores comparan el procesamiento de información cuántica con salir a un pasillo y poder ir en ambos sentidos, mientras que en la informática clásica solo es posible un camino.
El enfoque novedoso del equipo, que presenta la primera demostración de un tritter de frecuencia, un instrumento que divide la luz en tres frecuencias, arrojó resultados experimentales que coincidieron con sus predicciones y mostró que muchas operaciones de procesamiento de información cuántica pueden ejecutarse simultáneamente sin aumentar el error.El sistema cuántico funcionó como se esperaba en condiciones cada vez más complejas sin degradar la información codificada.
"En nuestras condiciones experimentales, obtuvimos un factor 10 mejor que las tasas de error típicas", dijo Nicholas Peters, líder del equipo de comunicaciones cuánticas para el Grupo de Ciencias de la Información Cuántica de ORNL. "Esto establece nuestro método como uno de los pioneros para la alta frecuencia basada en frecuenciasprocesamiento de información cuántica "
Los fotones pueden transportar información cuántica en superposiciones, donde los fotones tienen simultáneamente múltiples valores de bits, y la presencia de dos sistemas cuánticos en superposición puede conducir a enredos, un recurso clave en la computación cuántica.
El entrelazado aumenta la cantidad de cálculos que una computadora cuántica podría ejecutar, y el enfoque del equipo en crear estados de frecuencia más complejos apunta a hacer que las simulaciones cuánticas sean más potentes y eficientes. El método de los investigadores también es notable porque demuestra la puerta Hadamard, una de laslos circuitos elementales requeridos para la computación cuántica universal.
"Pudimos demostrar resultados de alta fidelidad de inmediato, lo cual es muy impresionante para el enfoque óptico", dijo Pavel Lougovski, el investigador principal del proyecto. "Estamos creando un subcampo aquí en ORNL con nuestra frecuenciade codificación basada en el trabajo "
El método aprovecha la tecnología de telecomunicaciones ampliamente disponible con componentes listos para usar al tiempo que produce resultados de alta fidelidad. Los esfuerzos para desarrollar repetidores cuánticos, que extienden la distancia que la información cuántica puede transmitirse entre computadoras separadas físicamente, se beneficiarán de este trabajo.
"El hecho de que nuestro método sea compatible con la red de telecomunicaciones es una gran ventaja", dijo Lougovski. "Podríamos realizar operaciones cuánticas en las redes de telecomunicaciones si fuera necesario".
Peters agregó que su proyecto demuestra que el ancho de banda de fibra óptica no utilizado podría aprovecharse para reducir el tiempo de cómputo ejecutando operaciones en paralelo.
"Nuestro trabajo utiliza la principal ventaja de la frecuencia, la estabilidad, para obtener una fidelidad muy alta y luego hacer un salto de frecuencia controlada cuando lo deseamos", dijo el miembro de Wigner, Joseph Lukens, quien dirigió el experimento ORNL. Los investigadores han demostrado experimentalmente esa cantidadlos sistemas se pueden transformar para obtener los resultados deseados.
Los investigadores sugieren que su método podría combinarse con la tecnología de división de haz existente, aprovechando las fortalezas de ambos y acercando a la comunidad científica al uso completo del procesamiento de información cuántica fotónica basada en frecuencia.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por DOE / Laboratorio Nacional de Oak Ridge . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
Referencia del diario :
Cite esta página :