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复杂形状的光子促进未来的量子技术

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妙手带夫 楼主
发布于 2021-05-24 15:04
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Complex shapes of photons to boost future quantum technologies

随着数字革命现在已经成为主流,量子计算和量子通信正在兴起领域的意识。通过量子现象实现的增强测量技术,以及使用新方法实现科学进步的可能性,是全世界研究人员特别感兴趣的。

最近,坦佩雷大学的两位研究人员,助理教授Robert Fickler和博士研究员Markus Hiekkamäki,证明了利用光子的空间形状可以近乎完美地控制双光子干涉。他们的研究结果最近发表在权威杂志上 物理评论快报。

Markus Hiekkamäki解释道:“我们的报告展示了一种复杂的光塑造方法如何用一种新颖且易于调节的方式使两个光量子相互干扰。”

单光子(光的单位)可以有高度复杂的形状,已知有利于量子技术,如量子密码,超灵敏的测量,或量子增强计算任务。为了利用这些所谓的结构光子,关键是要让它们干扰其他光子。

“在基本上所有量子技术应用中,一个关键任务是提高以更复杂和可靠的方式操纵量子态的能力。在光子量子技术中,这项任务包括改变单个光子的性质,以及干扰多个光子彼此。

线性光学为量子通信带来了有前途的解决方案

从高维量子信息科学的角度来看,所展示的发展尤其有趣,在高维量子信息科学中,每个载波使用了不止一个比特的量子信息。这些更复杂的量子态不仅可以将更多的信息编码到单个光子上,而且在各种情况下都具有更强的抗噪声能力。

两位研究人员提出的方法有望构建新型线性光网络。这为光子量子增强计算的新方案铺平了道路。

Markus继续说:“我们将两个光子聚集成多个复杂的空间形状的实验演示是将结构化光子应用于各种量子计量和信息任务的关键的下一步。”Hiekkamäki。

研究人员现在的目标是利用这种方法开发新的量子增强传感技术,同时探索更复杂的光子空间结构,开发利用量子态计算系统的新方法。

“我们希望这些结果能够激发对光子整形的基本极限进行更多的研究。我们的发现也可能触发新的量子技术的发展,例如改进的耐噪声量子通信或创新的量子计算方案,这些都受益于这种高维光子量子态,”Robert Fickler补充说。


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