Para que las tecnologías ópticas cuánticas sean más prácticas, existe la necesidad de una integración a gran escala de circuitos fotónicos cuánticos en chips.
Esta integración requiere escalar los bloques de construcción clave de estos circuitos, fuentes de partículas de luz, producidas por emisores ópticos cuánticos únicos.
Los ingenieros de la Universidad de Purdue crearon un nuevo método asistido por aprendizaje automático que podría hacer que el desarrollo de circuitos fotónicos cuánticos sea más eficiente al preseleccionar rápidamente estos emisores cuánticos de estado sólido.
El trabajo se publica en la revista Tecnologías cuánticas avanzadas .
Investigadores de todo el mundo han estado explorando diferentes formas de fabricar fuentes cuánticas idénticas "trasplantando" nanoestructuras que contienen emisores ópticos cuánticos únicos en chips fotónicos convencionales.
"Con el creciente interés en la realización escalable y la creación rápida de prototipos de dispositivos cuánticos que utilizan grandes conjuntos de emisores, se hace necesaria la preselección robusta y de alta velocidad de los emisores adecuados", dijo Alexandra Boltasseva, profesora de Electricidad y Computación de Ron y Dotty Garvin Tonjes de Purdue.Ingenieria.
Los emisores cuánticos producen luz con propiedades únicas y no clásicas que se pueden utilizar en muchos protocolos de información cuántica.
El desafío es que la interconexión de la mayoría de los emisores cuánticos de estado sólido con las plataformas fotónicas escalables existentes requiere técnicas de integración complejas. Antes de la integración, los ingenieros deben identificar primero los emisores brillantes que producen fotones individuales rápidamente, a pedido y con una frecuencia óptica específica.
La preselección del emisor basada en la "pureza de un solo fotón", que es la capacidad de producir solo un fotón a la vez, generalmente toma varios minutos para cada emisor. Es posible que sea necesario analizar miles de emisores antes de encontrar un fotón de alta calidad.candidato adecuado para la integración de chips cuánticos.
Para acelerar la detección basada en la pureza de un solo fotón, los investigadores de Purdue entrenaron una máquina para reconocer patrones prometedores en la emisión de un solo fotón en una fracción de segundo.
Según los investigadores, encontrar rápidamente los emisores de fotón único más puros dentro de un conjunto de miles sería un paso clave hacia el ensamblaje práctico y escalable de grandes circuitos fotónicos cuánticos.
"Dado un estándar de pureza de fotones que los emisores deben cumplir, hemos enseñado a una máquina a clasificar los emisores de un solo fotón como suficientemente o insuficientemente 'puros' con una precisión del 95%, en base a datos mínimos adquiridos en solo un segundo", dijo Zhaxylyk Kudyshev., investigador postdoctoral de Purdue.
Los investigadores descubrieron que el método convencional de medición de la pureza de fotones utilizado para la misma tarea tardó 100 veces más en alcanzar el mismo nivel de precisión.
"El enfoque de aprendizaje automático es una técnica tan versátil y eficiente porque es capaz de extraer la información del conjunto de datos que el procedimiento de ajuste generalmente ignora", dijo Boltasseva.
Los investigadores creen que su enfoque tiene el potencial de hacer avanzar dramáticamente la mayoría de las mediciones ópticas cuánticas que se pueden formular como problemas de clasificación binaria o multiclase.
"Nuestra técnica podría, por ejemplo, acelerar los métodos de microscopía de superresolución basados en mediciones de correlación de orden superior que actualmente están limitadas por largos tiempos de adquisición de imágenes", dijo Kudyshev.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Purdue . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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