Skip to content
Home » Mijlpalen op weg naar bruikbare kwantumtechnologieën

Mijlpalen op weg naar bruikbare kwantumtechnologieën

    Mijlpalen op weg naar bruikbare kwantumtechnologieën
      Mijlpalen behaald op weg naar bruikbare kwantumtechnologieën N-voudige toevalligheden bevestigen de opbouw van 2N-foton GHZ-toestanden. (b) Schets van de experimentele opstelling. Een Ti:saffierlaser met een golflengte van 775 nm pompt een polarisatie Bell-state-bron op basis van parametrische neerwaartse conversie in een Sagnac-configuratie (blauw gebied). Eén foton van elk uitgezonden Bell-paar wordt gedetecteerd en activeert de feed-forward (rode pijlen), en het andere foton wordt naar onze volledig optische opslaglus (groen gebied) gestuurd, waar het wordt opgeslagen totdat het interfereert met de volgende qubit. Krediet: Fysieke beoordelingsbrieven (2022). DOI: 10.1103/PhysRevLett.129.150501″ width=”800″ height=”417″/>

    (a) Werkingsprincipe van onze aanpak. Bell-paren worden opeenvolgend gegenereerd. De detectie van één foton activeert de feed-forward inclusief een veldprogrammeerbare poortarray (FPGA), die op zijn beurt de werkingsmodus van een volledig optische opslaglus regelt. Mogelijke bedrijfsmodi zijn “inlezen en uitlezen” (oranje), “Opslag” (groen) of “PBS-interferentie” (paars) geselecteerd door een geschikte schakeling van de elektro-optische modulator (EOM). 2N-voudige toevalligheden bevestigen de opbouw van 2N-foton GHZ stelt. (b) Schets van de experimentele opstelling. Een Ti:saffierlaser met een golflengte van 775 nm pompt een polarisatie Bell-state-bron op basis van parametrische neerwaartse conversie in een Sagnac-configuratie (blauw gebied). Eén foton van elk uitgezonden Bell-paar wordt gedetecteerd en activeert de feed-forward (rode pijlen), en het andere foton wordt naar onze volledig optische opslaglus (groen gebied) gestuurd, waar het wordt opgeslagen totdat het interfereert met de volgende qubit. Credit: Fysieke beoordelingsbrieven (2022). DOI: 10.1103/PhysRevLett.129.150501

    Kleine deeltjes zijn met elkaar verbonden ondanks dat ze soms duizenden kilometers van elkaar verwijderd zijn – Albert Einstein noemde dit ‘spookachtige actie op afstand’. Iets dat volgens de wetten van de klassieke fysica onverklaarbaar zou zijn, is een fundamenteel onderdeel van de kwantumfysica. Een dergelijke verstrengeling kan optreden tussen meerdere kwantumdeeltjes, waardoor bepaalde eigenschappen van de deeltjes nauw met elkaar verbonden zijn.


    Verstrengelde systemen die meerdere kwantumdeeltjes bevatten, bieden aanzienlijke voordelen bij het implementeren van kwantumalgoritmen, die kunnen worden gebruikt in communicatie, gegevensbeveiliging of kwantumcomputing. Onderzoekers van Paderborn University hebben samen met collega’s van Ulm University het eerste programmeerbare optische kwantumgeheugen ontwikkeld. De studie werd gepubliceerd als een “suggestie van de redactie” in de Fysieke beoordelingsbrieven logboek.

    Verstrengelde lichtdeeltjes

    De Integrated Quantum Optics-groep onder leiding van prof.dr. Christine Silberhorn van het Department of Physics and Institute for Photonic Quantum Systems (PhoQS) aan de Paderborn University gebruikt minuscule lichtdeeltjes, of fotonen, als kwantumsystemen. De onderzoekers proberen er zoveel mogelijk in grote staten te verstrikken. In samenwerking met onderzoekers van het Institute of Theoretical Physics van de Universiteit van Ulm hebben ze nu een nieuwe aanpak gepresenteerd.

    Voorheen resulteerden pogingen om meer dan twee deeltjes te verstrengelen slechts in een zeer inefficiënte verstrengelingsgeneratie. Als onderzoekers twee deeltjes met andere wilden verbinden, moest in sommige gevallen lang worden gewacht, omdat de onderlinge verbindingen die deze verstrengeling bevorderen, slechts met beperkte waarschijnlijkheid werken en niet met een druk op de knop. Dit betekende dat de fotonen geen deel meer uitmaakten van het experiment zodra het volgende geschikte deeltje arriveerde – omdat het opslaan van qubit-toestanden een grote experimentele uitdaging vormt.

    Geleidelijk meer verstrikt raken

    “We hebben nu een programmeerbaar, optisch bufferkwantumgeheugen ontwikkeld dat dynamisch heen en weer kan schakelen tussen verschillende modi: opslagmodus, interferentiemodus en de uiteindelijke release”, legt Silberhorn uit.

    In de experimentele opstelling kan een kleine kwantumtoestand worden opgeslagen totdat een andere toestand wordt gegenereerd, en dan kunnen de twee verstrengeld worden. Hierdoor kan een grote, verstrengelde kwantumtoestand deeltje voor deeltje groeien. Het team van Silberhorn heeft deze methode al gebruikt om zes deeltjes te verstrengelen, waardoor het veel efficiënter is dan alle eerdere experimenten. Ter vergelijking: de grootste verstrengeling ooit van fotonparen, uitgevoerd door Chinese onderzoekers, bestond uit twaalf afzonderlijke deeltjes. Het creëren van deze staat kostte echter aanzienlijk meer tijd, in orde van grootte.

    De kwantumfysicus legt uit: “Ons systeem zorgt ervoor dat verstrengelde toestanden van toenemende omvang geleidelijk kunnen worden opgebouwd – wat veel betrouwbaarder, sneller en efficiënter is dan welke eerdere methode dan ook. Voor ons is dit een mijlpaal die ons op een opvallende afstand plaatst. van praktische toepassingen van grote, verstrengelde toestanden voor bruikbare kwantumtechnologieën.” De nieuwe aanpak kan worden gecombineerd met alle gangbare fotonpaarbronnen, waardoor ook andere wetenschappers de methode kunnen gebruiken.


    Natuurkundigen verstrengelen meer dan een dozijn fotonen efficiënt


    Informatie:
    Evan Meyer-Scott et al, Scalable Generation of Multiphoton Entangled States door Active Feed-Forward en Multiplexing, Fysieke beoordelingsbrieven (2022). DOI: 10.1103/PhysRevLett.129.150501

    Geleverd door Paderborn University

    citaten: Een grotere verstrengeling bereiken: Mijlpalen op het pad naar bruikbare kwantumtechnologieën (2022, 6 oktober), opgehaald op 6 oktober 2022 van https://phys.org/news/2022-10-milestones-path-quantum-technologies.html

    Op dit document rust copyright. Afgezien van een eerlijke handel ten behoeve van eigen studie of onderzoek, mag niets worden gereproduceerd zonder schriftelijke toestemming. De inhoud wordt uitsluitend ter informatie verstrekt.