Pesquisadores da Louisiana State University introduziram uma tecnologia quântica inteligente para a correção de modo espacial de fótons individuais. Em um artigo apresentado na capa da edição de março de 2021 da Tecnologias Quantum Avançadas , os autores exploram os recursos de autoaprendizagem e auto-evolução das redes neurais artificiais para corrigir o perfil espacial distorcido de fótons individuais.

Os autores, Ph.D. candidato Narayan Bhusal, pesquisador de pós-doutorado Chenglong You, estudante de graduação Mingyuan Hong, estudante de graduação Joshua Fabre, e o professor assistente Omar S. Magaña-Loaiza da LSU - junto com os colaboradores Sanjaya Lohani, Erin M. Knutson, e Ryan T. Glasser da Tulane University e Pengcheng Zhao da Qingdao University of Science and Technology - relatam o potencial da inteligência artificial para corrigir modos espaciais no nível de um único fóton.

"A distorção de fase aleatória é um dos maiores desafios no uso de modos espaciais de luz em uma ampla variedade de tecnologias quânticas, como comunicação quântica, criptografia quântica, e detecção quântica, "disse Bhusal." Neste artigo, usamos neurônios artificiais para corrigir modos espaciais distorcidos de luz no nível de um único fóton. Nosso método é notavelmente eficaz e eficiente em relação ao tempo em comparação com as técnicas convencionais. Este é um desenvolvimento empolgante para o futuro das tecnologias quânticas de espaço livre. "

A técnica recém-desenvolvida aumenta a capacidade do canal de protocolos de comunicação óptica que dependem de fótons estruturados.

"Um objetivo importante do Quantum Photonics Group na LSU é desenvolver tecnologias quânticas robustas que funcionem em condições realistas, "disse Magaña-Loaiza." Esta tecnologia quântica inteligente demonstra a possibilidade de codificar vários bits de informação em um único fóton em protocolos de comunicação realistas afetados pela turbulência atmosférica. Nossa técnica tem enormes implicações para a comunicação óptica e criptografia quântica. Agora estamos explorando caminhos para implementar nosso esquema de aprendizado de máquina na Louisiana Optical Network Initiative (LONI) para torná-lo inteligente, seguro, e quantum. "

O Escritório de Pesquisa do Exército dos EUA está apoiando a pesquisa de Magaña-Loaiza em um projeto intitulado "Quantum Sensing, Imaging, e Metrologia usando Momentum Angular Orbital Multipartite. "

"Ainda estamos nos estágios iniciais de compreensão do potencial das técnicas de aprendizado de máquina para desempenhar um papel na ciência da informação quântica, "disse a Dra. Sara Gamble, gerente de programa do Gabinete de Pesquisa do Exército, um elemento de DEVCOM ARL. "O resultado da equipe é um passo empolgante no desenvolvimento desse entendimento, e tem o potencial de, em última análise, aprimorar as capacidades de detecção e comunicação do Exército no campo de batalha. "