עיבוד אור קוונטי קומפקטי: פריצת דרך מחשוב אופטי מכופף זמן

קפיצת מדרגה במחשוב קוונטי אופטי.

שיתוף פעולה בינלאומי של חוקרים, בראשות פיליפ וולטר מאוניברסיטת וינה, השיג פריצת דרך משמעותית בטכנולוגיה הקוונטית, עם הדגמה מוצלחת של הפרעות קוונטיות בין מספר פוטונים בודדים באמצעות פלטפורמה חדשה חסכונית במשאבים. העבודה שפורסמה בכתב העת היוקרתי התקדמות המדע מייצג התקדמות בולטת באופטיקה מחשוב קוונטי שסוללת את הדרך לטכנולוגיות קוונטיות ניתנות להרחבה יותר.

התערבות בין פוטונים, תופעה בסיסית באופטיקה קוונטית, משמשת כאבן יסוד של מחשוב קוונטי אופטי. זה כולל רתימת תכונות האור, כמו דואליות הגל-חלקיקי שלו, כדי לגרום לדפוסי הפרעות, המאפשרים את הקידוד והעיבוד של מידע קוונטי.

ברבות מסורתיותפוטון ניסויים, קידוד מרחבי הוא נפוץ בשימוש, שבו פוטונים עוברים מניפולציות בנתיבים מרחביים שונים כדי לגרום להפרעה. ניסויים אלה דורשים הגדרות מורכבות עם מספר רב של רכיבים, מה שהופך אותם עתירי משאבים ומאתגרים להרחבה.

לעומת זאת, הצוות הבינלאומי, הכולל מדענים מאוניברסיטת וינה, Politecnico di Milano, ו-Université libre de Bruxells, בחר בגישה המבוססת על קידוד זמני. טכניקה זו מבצעת מניפולציות בתחום הזמן של פוטונים ולא בסטטיסטיקה המרחבית שלהם.

איור 1. מעבד רב-פוטונים חסכוני במשאבים המבוסס על לולאת סיב אופטי. קרדיט: מרקו די ויטה

כדי לממש גישה זו, הם פיתחו ארכיטקטורה חדשנית במעבדת כריסטיאן דופלר באוניברסיטת וינה, תוך שימוש בלולאת סיבים אופטיים (איור 1). עיצוב זה מאפשר שימוש חוזר באותם רכיבים אופטיים, ומאפשר הפרעה יעילה של רב-פוטונים עם משאבים פיזיים מינימליים.

המחבר הראשון לורנצו קארוסיני מסביר: "בניסוי שלנו, צפינו בהפרעות קוונטיות בין עד שמונה פוטונים, על קנה המידה של רוב הניסויים הקיימים. הודות לרבגוניות של הגישה שלנו, ניתן להגדיר מחדש את דפוס ההפרעות ולהתאים את גודל הניסוי, מבלי לשנות את ההגדרה האופטית".

התוצאות מדגימות את יעילות המשאב המשמעותית של הארכיטקטורה המיושמת בהשוואה לגישות קידוד מרחביות מסורתיות, וסוללות את הדרך לטכנולוגיות קוונטיות נגישות וניתנות להרחבה יותר.