Processamento compacto de luz quântica

Os pesquisadores demonstraram um método escalável para a computação quântica, mostrando com sucesso a interferência quântica entre fótons usando codificação temporal, oferecendo um caminho potencial para tecnologias quânticas mais acessíveis. Crédito: SciTechDaily.com

Um salto em frente na computação quântica óptica.

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 na prestigiada revista

Avanços da Ciência
Science Advances é uma revista científica revisada por pares e de acesso aberto publicada pela Associação Americana para o Avanço da Ciência (AAAS). Foi lançado em 2015 e cobre uma ampla gama de tópicos nas ciências naturais, incluindo biologia, química, ciências da terra e ambientais, ciência dos materiais e física.

” dados-gt-translate-attributes=”[{[{“atributo”:”data-cmtooltip”, “formatar”:”HTML”}]” tabindex=”0″ role=”link”>Avanços da Ciência representa um avanço notável em óptica

Computação quântica
Realização de computação usando fenômenos da mecânica quântica, como superposição e emaranhamento.

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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 multi-tradicional

fóton
Um fóton é uma partícula de luz. É a unidade básica da luz e de outras radiações eletromagnéticas e é responsável pela força eletromagnética, uma das quatro forças fundamentais da natureza. Os fótons não têm massa, mas têm energia e momento. Eles viajam à velocidade da luz no vácuo e podem ter diferentes comprimentos de onda, que correspondem a diferentes cores de luz. Os fótons também podem ter energias diferentes, que correspondem a diferentes frequências de luz.

Fóton experimentos, codificação espacial é comumente empregado, 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 em codificação temporal. Esta técnica manipula o domínio do tempo dos fótons em vez de suas estatísticas espaciais.

Processamento compacto de luz quântica

Figura 1. Processador multifóton com eficiência de recursos baseado em um loop de fibra óptica. Crédito: Marco Di Vita

Para concretizar esta abordagem, eles desenvolveram uma arquitetura inovadora no Laboratório Christian Doppler da Universidade de Viena, utilizando um loop de fibra óptica (Fig.1). 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 da 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.

Referência: “Interferência quântica multifotônica programável em um único modo espacial” por Lorenzo Carosini, Virginia Oddi, Francesco Giorgino, Lena M. Hansen, Benoit Seron, Simone Piacentini, Tobias Guggemos, Iris Agresti, Juan C. Loredo e Philip Walther, 19 de abril 2024, Avanços da Ciência.
DOI: 10.1126/sciadv.adj0993