Uvod u multifotonsko zaplitanje i novu metodu
Kvantna obrada informacija predstavlja revolucionarni pristup u tehnologiji, a osnovni element na kojem se oslanja je zaplet više fotona. Ova kompleksna tema često zahtijeva sofisticirane metode kako bi se ostvarili željeni rezultati. Istraživači s više institucija, uključujući Sveučilište Peking i Kinesko sveučilište za znanost i tehnologiju, nedavno su predstavili novu metodu za generiranje multifotonskog zapetljanja koristeći napredne metasurfake, kao što su zabilježili u časopisu Napredna fotonika Nexus.
Tradicionalne metode i njihova ograničenja
Pokušaji generiranja multifotonskog zapetljanja nisu novi, no često se suočavaju s problemima. Tradicionalno, ovi procesi koriste kvantne nelinearne optičke tehnike koje su neučinkovite kada je riječ o velikom broju fotona. S druge strane, metode koje se oslanjaju na linearne smetnje i kvantne smetnje često zahtijevaju komplicirane postavke koje mogu biti podložne različitim problemima, uključujući gubitak informacija i preklapanja u prijenosu. Ovakve prepreke otežavaju efikasnu obradu velikih količina informacija, čineći zahtjev za inovacijama još većim.
Novi pristup: gradijenti metasurfaka
Istraživački tim predstavio je povijesni proboj u razvoju kvantnih tehnologija. Njihova metoda uključuje korištenje gradijenta metasurfaka – ravnih struktura koje mogu precizno kontrolirati različite aspekte svjetlosti, uključujući fazu, frekvenciju i polarizaciju. Ovaj inovativni pristup olakšava generaciju multifotonskog zapletanja na jednoj površini, pojednostavljujući proces i čineći ga učinkovitijim.
Proces generiranja zapletenih fotona
Metoda se provodi slanjem nekoliko pojedinačnih fotona prema gradijentnom metasurfaku iz različitih smjerova. Ova površina izaziva kvantnu interferenciju među fotonima, što dovodi do njihove međusobne zapletenosti. Nadalje, istraživači su u mogućnosti stvarati različite vrste zapletenih stanja te čak fuzionirati više parova zapletenih fotona u veće skupine. Ova mogućnost omogućava kompresiju kvantnih informacija u manji prostor, što je ključni korak prema efikasnijem razvoju kvantnih uređaja.
Prednosti nove tehnike
U svojoj izjavi, profesor Ying Gu ističe značaj ovog novog pristupa za kvantnu obradu informacija, opisujući ga kao "prečac u labirintu". Njihova tehnika pojednostavljuje proces stvaranja i manipulacije zapletenim fotonima, čineći ga daleko lakšim i kompaktnijim. Ovo otkriće otvara vrata za izgradnju manjih kvantnih uređaja, koji bi mogli stajati na čipu, što predstavlja veliki korak prema budućim aplikacijama u kvantnom računanju i komunikaciji.
Potencijalne primjene i budućnost
Nova metoda stvaranja multifotonske zapletenosti može značajno olakšati razvoj kvantnih mreža. Metasurfaci bi mogli biti korišteni za generiranje i distribuciju zapletenih fotona za više korisnika, čime bi se dodatno poboljšala kvantna povezanost. Osim toga, ovaj pristup ima potencijal za stvaranje kvantnih računala dovoljno malih da se uklapaju u prijenosna računala, čineći ovu tehnologiju dostupnijom široj javnosti.
Ova uzbudljiva istraživanja otvaraju vrata novim mogućnostima i nastavljaju oblikovati budućnost kvantne tehnologije. Za dublje razumijevanje ovih dostignuća, preporučuje se čitanje originalnog istraživanja Gold Q. Liu i sur., koje je objavljeno u Napredna fotonika Nexus.
