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Lá no nível "pesquisa básica", há muito os laboratórios podem realizar com a mecânica quântica: emaranhamento, teletransporte de informação quântica, cálculos simples e muito mais. Agora, uma colaboração internacional acredita que trouxe a exploração de efeitos quânticos mais perto de um desenvolvimento comercial.
Os pesquisadores criaram o que eles esperam que estabelece a "estrada de tijolos amarelos" que precisa seguir para criar uma única fonte integrada de fótons individuais - em última análise, a preços de saída elevados o suficiente para permitir comunicações quânticas na faixa de megahertz.
A equipe internacional composta CUDOS (Centro de Ultra dispositivos de alta largura de banda para sistemas ópticos) pesquisadores da Universidade de Macquarie University e Sydney, e do Laboratório de Física da Matéria Condensada da França no Université de Nice Sophia Antipolis.
Seu trabalho combina uma fonte de fótons individuais, guias de onda niobato de lítio, de baixa perda de laser inscrito circuitos, interruptores e eletro-ópticos acoplados rápido fibra (> 1 MHz).
Como a Universidade Macquarie liberação explica, os dispositivos "routers vidro passivos criados por escrito laser de femtosegundos, guias de onda não-lineares em um chip altamente avançado, rápido e elementos de comutação óptica combinada. Os fótons foram gerados em um chip de niobato de lítio desenvolvida no grupo do professor Sébastien Tanzilli e Dr. Olivier Alibart na Université de Nice Sophia Antipolis. Circuitos de femtossegundos de vidro escrito a laser produzidos na Macquarie foram usados para incorporar o chip de Nice para o experimento maior. "
"Muitas pessoas estão tentando construir fontes de fótons individuais", explicou o professor associado da Universidade de Macquarie Mike Steel, que também atua como líder para a ciência quântica integrados fotônicos Centro de Excelência do CUDOS.
"O principal problema é que na maioria das vezes você não ganha nada, às vezes você tem fótons individuais, e outras vezes você recebe vários fótons."
Em essência, a maioria das fontes de fotões individuais têm uma saída utilizável na maior parte do tempo. "Com a introdução do processo de mudança - que foi a contribuição da Universidade de Sydney - que reduzir o número de zeros eo número de múltiplos pares," Aço continuou.
Com base no trabalho do ano passado, que demonstrou uma fonte confiável de pares de fótons, disse ele, estudante de doutorado Thomas Meany tem demonstrado que o sistema pode ser ampliado. Meany tem, segundo ele, "movido a tecnologia de comutação de uma curiosidade em algo que é escalável - que transforma a fonte estocástico fóton em uma fonte determinista."
Ilustração da única configuração experimental fóton. Image: Thomas Meany et al
Meany disse ao The Register que a realização de uma fonte de fótons como um componente tem aplicações potenciais, tanto em comunicação quântica e computação quântica.
Uma fonte de alta qualidade de fótons individuais que podem ser enredado por informações teletransporte "é uma aplicação quente do que este tipo de sistema é projetado para ser usado para", disse ele. Em sistemas de computação, "seria de esperar que este tipo de tecnologia que formam uma unidade central para produzir qubits em um computador quântico. Uma série desses dispositivos seria produto de uma série de qubits, que é um dos principais desafios da computação quântica óptica. "
Aço acrescentou que o dispositivo também poderia formar a base de repetidores em sistemas de comunicação quântica. "O processo de amplificação introduz ruído", disse ele. "No sistema quântico, o barulho é tão grande quanto a de fóton único, que destrói a informação.
"Imaginamos um produto como este como sendo capaz de se sentar em um computador quântico, um relé quântica, a cada cem quilômetros mais ou menos."
Enquanto The Register não pode reivindicar qualquer compreensão profunda da mecânica quântica, a idéia de um repetidor quântico parece violar a noção de que você não pode observar (incluindo amplificar) um sistema emaranhado sem destruir o emaranhamento.
O problema, de aço, é que o teorema de não-clonagem significa que você não pode copiar um estado quântico sem destruí-la. A solução repetidor, explicou ele, é estabelecer um par entrelaçado em cada um dos links em um sistema de "repetidores".
"Ao realizar uma nova medição em cada junção, posso estender o emaranhamento. Assim, uma medição no nó 2 criará emaranhamento entre um nó e o nó 3, e assim por diante. "
Neste momento, a taxa do dispositivo de saída está na casa das dezenas de Hertz, mas de aço diz que isso vai melhorar.
"Os fótons podem ser gerados em dezenas de kilohertz ou mais rápido, mas poucos deles fazê-lo fora do chip - acoplá-las na fibra é difícil, e até agora, os detectores não são especialmente eficientes.
"Podemos inferir que a taxa de on-chip, o que não podemos observar diretamente, mas pode-se inferir, está nas centenas de kilohertz para megahertz taxa. Quanto mais a tecnologia se move em chip, as perdas vão melhorar ", disse ele.
O trabalho está disponível em Arxiv aqui , e deve ser publicado em Laser & Photonics Comentários. ®
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