comment la magie multiphotonique révolutionne la technologie quantique

Une équipe de chercheurs japonais a découvert des propriétés significatives des états non-Fock (iNFS) dans la technologie quantique, révélant leur stabilité grâce à de multiples optiques linéaires et ouvrant la voie aux progrès de l’optique. l’informatique quantique et la détection.

Les objets quantiques, tels que les électrons et les photons, se comportent différemment des autres objets de manière à permettre la technologie quantique. C’est là que réside la clé pour percer le mystère de l’intrication quantique, dans laquelle plusieurs photons existent dans plusieurs modes ou fréquences.

Dans la poursuite des technologies quantiques photoniques, des études antérieures ont établi l’utilité des états de Fock. Il s’agit d’états multiphotoniques et multimodes rendus possibles par la combinaison intelligente d’un certain nombre d’états uni-modes.photon entrées utilisant une optique dite linéaire. Cependant, certains états quantiques essentiels et précieux nécessitent plus que cette approche photon par photon.

Percée dans la recherche sur les États non-Fock

Aujourd’hui, une équipe de chercheurs de l’Université de Kyoto et de l’Université d’Hiroshima a confirmé théoriquement et expérimentalement les avantages uniques des états quantiques complexes non-Fock – ou iNFS – nécessitant plus d’une seule source de photons et d’éléments optiques linéaires.

« Nous avons confirmé avec succès l’existence de l’iNFS en utilisant un circuit quantique optique à photons multiples », explique l’auteur correspondant Shigeki Takeuchi de la Graduate School of Engineering.

Implications pour les technologies quantiques optiques

« Notre étude mènera à des percées dans des applications telles que les ordinateurs quantiques optiques et la détection quantique optique », ajoute le co-auteur Geobae Park.

Le photon est un porteur prometteur car il peut être transmis sur de longues distances tout en préservant son état quantique à température ambiante constante. L’exploitation de nombreux photons dans plusieurs modes permettrait de réaliser la cryptographie quantique optique longue distance, la détection quantique optique et l’informatique quantique optique.

Défis liés à la génération d’iNFS complexes

«Nous avons minutieusement généré un type complexe d’iNFS en utilisant notre Circuit quantique photonique à transformée de Fourier manifester deux photons selon trois voies différentes, ce qui constitue le phénomène de cohérence conditionnelle le plus difficile à réaliser », explique le co-auteur Ryo Okamoto.

Comparaison avec l’intrication quantique

De plus, cette étude a comparé un autre phénomène au phénomène largement appliqué intrication quantique, qui apparaît et disparaît par la simple traversée d’un seul élément optique linéaire. L’intrication quantique est un état quantique avec deux ou plusieurs états corrélés dans une superposition entre deux systèmes distincts.

« Étonnamment, cette étude démontre que les propriétés de l’iNFS ne changent pas lors du passage à travers un réseau de nombreux éléments optiques linéaires, marquant un bond en avant dans la technologie quantique optique », note le co-auteur Holger F Hofmann de l’Université d’Hiroshima.

L’équipe de Takeuchi postule que l’iNFS expose cohérence conditionnelleun phénomène quelque peu mystérieux, où la détection d’un seul photon signifie l’existence des photons restants dans une superposition de multiples voies.

Directions futures

«Notre prochaine phase consiste à réaliser des puces à plus grande échelle multiphotoniques, à états multimodes et à circuits quantiques optiques», annonce Takeuchi.

Cette recherche représente un progrès potentiel dans la compréhension et l’exploitation des phénomènes quantiques.