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Inicio > Prensa > Liberar el potencial cuántico: aprovechar estados cuánticos de alta dimensión con QD y OAM: la creación de estados entrelazados casi deterministas basados en OAM proporciona un puente entre las tecnologías fotónicas para los avances cuánticos
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Diagrama conceptual del protocolo propuesto. A través de la manipulación casi determinista de la polarización y la OAM de fotones individuales producidos por una fuente QD, los dos grados de libertad que interactúan a través de una placa Q crean estados entrelazados intrapartículas. En la región interpartículas, dos fotones, caracterizados por estados específicos en el espacio híbrido de polarización y OAM, interfieren mediante un divisor de haz. Después de seleccionar los números aleatorios, se implementó una puerta de entrelazamiento probabilístico. CRÉDITO Alessia Suprano. |
Abstracto:
El futuro de la tecnología cuántica depende del uso de fascinantes conceptos de la mecánica cuántica, como los estados cuánticos de alta dimensión. Piense en estos como componentes básicos de la ciencia de la información cuántica y la tecnología cuántica. Para manipular estos estados, los científicos han recurrido a la luz, en particular a una propiedad llamada momento angular orbital (OAM), que se ocupa de cómo la luz gira y gira en el espacio. Aquí hay un problema: producir de manera determinista fotones individuales superbrillantes usando OAM fue una tarea difícil.
Liberar el potencial cuántico: explotar estados cuánticos de alta dimensión con QD y OAM: la creación de estados entrelazados casi deterministas basados en OAM proporciona un puente entre las tecnologías fotónicas para los avances cuánticos
Bellingham, Washington | Publicado el 8 de septiembre de 2023
Pasemos ahora a los puntos cuánticos (QD), partículas diminutas con un gran potencial. Un equipo de investigadores de la Universidad Sapienza de Roma, la Universidad de París-Saclay y la Universidad de Nápoles Federico II combinaron las funciones de OAM con las de QD para crear un puente entre dos tecnologías de vanguardia. Sus resultados se publicarán en la revista Gold Open Access revisada por pares Advanced Photonics.
¿Dónde está entonces la innovación? Este puente que construyeron se puede utilizar de manera flexible para dos propósitos. En primer lugar, puede producir fotones individuales puros entrelazados en el espacio de polarización OAM, y los investigadores pueden contarlos directamente. En segundo lugar, este puente también puede crear pares de fotones que están altamente correlacionados en el mundo cuántico. Están entrelazados de modo que los estados de los fotones individuales no pueden describirse de forma independiente, incluso si están muy separados. Este es un gran problema para las comunicaciones y el cifrado cuánticos.
Esta nueva plataforma tiene el potencial de crear estados de entrelazamiento híbridos tanto dentro como entre partículas, todas pertenecientes a espacios de Hilbert de alta dimensión. Por un lado, el equipo logró generar fotones individuales puros cuyos estados cuánticos no son separables dentro del dominio de polarización híbrido OAM. Al utilizar una fuente cuántica casi determinista en combinación con una placa Q (un dispositivo que puede ajustar el valor OAM basándose en la polarización de un solo fotón), los investigadores pueden validar directamente estos estados mediante recuentos de fotones únicos, evitando la necesidad de un proceso de anuncio. y aumentar el ritmo de generación.
Por otro lado, el equipo también utiliza el concepto de indistinguibilidad dentro de fotones individuales como recurso para crear pares de fotones individuales que se entrelazan dentro del espacio de polarización híbrido OAM. Según el profesor Fabio Sciarrino, jefe del Laboratorio de Información Cuántica del Departamento de Física de la Universidad Sapienza de Roma, «el esquema flexible propuesto representa un avance en los experimentos multifotónicos de alta dimensión y podría ser una plataforma importante tanto para las investigaciones fundamentales como para la fotónica cuántica». aplicaciones”.
En pocas palabras, esta investigación es un gran paso en nuestra búsqueda de mejores tecnologías cuánticas. Es como conectar dos ciudades importantes. Esta conexión abre posibilidades interesantes para la computación cuántica, la comunicación y mucho más. Así que tenga esto en cuenta: no es sólo ciencia; es el futuro.
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Para obtener más información, consulte la investigación original de acceso abierto sobre oro realizada por Suprano et al., “Orbital Angular Momentum Based Intra- and Interparticle Entangled States Generated Via Quantum Dot Source”, Adv. Photon. 4(4) 046008 (2023), doi 10.1117/1.AP.5.4.046008.
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