É mais um passo no caminho para o desenvolvimento de aplicativos de processamento de informações quânticas:um experimento importante conseguiu ir além dos limites previamente definidos para aplicativos de fótons. Anahita Khodadad Kashi e o Prof. Dr. Michael Kues do Institute of Photonics e o Cluster of Excellence PhoenixD da Leibniz University Hannover (Alemanha) demonstraram um novo efeito de interferência. Os cientistas mostraram, portanto, que novas redes fotônicas codificadas por cores podem ser exploradas, e o número de fótons envolvidos pode ser escalado. "Esta descoberta pode permitir novos benchmarks em comunicação quântica, operações computacionais de computadores quânticos, bem como técnicas de medição quântica e é viável com a infraestrutura de telecomunicações ópticas existente, "diz Kues.

O experimento decisivo foi realizado com sucesso no recém-criado Laboratório de Fotônica Quântica (QPL) do Instituto de Fotônica e no Centro de Tecnologias Óticas de Hannover na Universidade Leibniz de Hannover. Anahita Khodadad Kashi conseguiu interferir mecanicamente quântica em fótons puros gerados de forma independente com cores diferentes, ou seja, frequências. Khodadad Kashi detectou o chamado efeito Hong-Ou-Mandel.

A interferência de Hong-Ou-Mandel é um efeito fundamental da óptica quântica que forma a base de muitas aplicações de processamento de informações quânticas - desde a computação quântica até a metrologia quântica. O efeito descreve como dois fótons se comportam quando colidem em um divisor de feixe espacial e explica o fenômeno da interferência mecânica quântica.

Os pesquisadores agora realizaram um divisor de feixe de frequência usando componentes de telecomunicações e demonstraram o efeito Hong-Ou-Mandel pela primeira vez entre dois fótons gerados independentemente no domínio da frequência. Em contraste com outras dimensões, como a polarização (plano de oscilação do campo elétrico) ou a posição do fóton (localização espacial), a frequência é muito menos suscetível a interferências. "Nossa abordagem permite uma configuração flexível e acesso a sistemas de alta dimensão, o que pode levar a sistemas quânticos controláveis ​​em grande escala no futuro, "diz Kues. Este fenômeno de interferência de dois fótons pode servir como base para uma internet quântica, comunicação não clássica e computadores quânticos. Em outras palavras, os resultados podem ser usados ​​para redes quânticas baseadas em frequência. Outra característica notável da nova descoberta é que esse aumento no desempenho pode ser usado com a infraestrutura existente, ou seja, conexões de fibra óptica padrão para conexão com a Internet. O uso de tecnologias quânticas em casa poderia, portanto, teoricamente ser possível no futuro.

"Fiquei muito satisfeito que nosso experimento foi capaz de demonstrar o efeito Hong-Ou-Mandel no domínio da frequência, "diz Khodadad Kashi. A pesquisadora mudou-se para Hannover em 2019 depois de concluir o mestrado em engenharia elétrica, com foco em fotônica na Universidade de Ciência e Tecnologia do Irã em Teerã. Desde então, ela fortaleceu a equipe de sete do Prof. Kues. Kues é professor da Leibniz University Hannover desde a primavera de 2019 e está pesquisando o desenvolvimento de tecnologias quânticas fotônicas usando micro e nanofotônica no Cluster of Excellence PhoenixD. No futuro, Kashi e Kues continuarão suas pesquisas sobre o tópico da interferência espectral de Hong-Ou-Mandel. "Eu gostaria de estender o experimento atual para explorar o efeito demonstrado para o processamento de informações quânticas, "diz Khodadad Kashi.