Processamento compacto de luz quântica:Novas descobertas levam a avanços na computação quântica óptica

Processador multifóton com eficiência de recursos baseado em um loop de fibra óptica. Crédito:Marco Di Vita

Uma colaboração internacional de investigadores, liderada por Philip Walther, da Universidade de Viena, alcançou um avanço significativo na tecnologia quântica, com a demonstração bem-sucedida da interferência quântica entre vários fotões únicos, utilizando uma nova plataforma eficiente em termos de recursos. O trabalho publicado em Science Advances representa um avanço notável na computação quântica óptica que abre caminho para tecnologias quânticas mais escaláveis.

A interferência entre fótons, um fenômeno fundamental na óptica quântica, serve como base da computação quântica óptica. Envolve aproveitar as propriedades da luz, como a sua dualidade onda-partícula, para induzir padrões de interferência, permitindo a codificação e o processamento de informação quântica.

Em experimentos multifótons tradicionais, a codificação espacial é comumente empregada, em que os fótons são manipulados em diferentes caminhos espaciais para induzir interferência. Esses experimentos exigem configurações complexas com vários componentes, tornando-os intensivos em recursos e difíceis de escalar.

Em contraste, a equipa internacional, composta por cientistas da Universidade de Viena, do Politecnico di Milano e da Université libre de Bruxells, optou por uma abordagem baseada na codificação temporal. Esta técnica manipula o domínio do tempo dos fótons em vez de suas estatísticas espaciais.

Para concretizar esta abordagem, eles desenvolveram uma arquitetura inovadora no Laboratório Christian Doppler da Universidade de Viena, utilizando um loop de fibra óptica. Este design permite o uso repetido dos mesmos componentes ópticos, facilitando a interferência multifóton eficiente com recursos físicos mínimos.

O primeiro autor, Lorenzo Carosini, explica:"Em nosso experimento, observamos interferência quântica entre até oito fótons, ultrapassando a escala da maioria dos experimentos existentes. Graças à versatilidade de nossa abordagem, o padrão de interferência pode ser reconfigurado e o tamanho do experimento pode ser dimensionado, sem alterar a configuração óptica."

Os resultados demonstram a significativa eficiência de recursos da arquitetura implementada em comparação com abordagens tradicionais de codificação espacial, abrindo caminho para tecnologias quânticas mais acessíveis e escaláveis.

Mais informações: Lorenzo Carosini et al, Interferência quântica multifóton programável em um único modo espacial, Science Advances (2024). DOI:10.1126/sciadv.adj0993. www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adj0993
Informações do diário: Avanços da Ciência

Fornecido pela Universidade de Viena

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