Kuantum bilgi işleme, çok miktarda bilgi işlemek için çoklu fotonların dolaşmasına dayanan bir alandır. Bununla birlikte, çok foton dolaşım yaratmak zor bir iştir. Geleneksel yöntemler ya çok sayıda foton için verimsiz olan kuantum doğrusal olmayan optik işlemler veya kayıp ve karışıklık gibi sorunlara eğilimli karmaşık kurulumlar gerektiren doğrusal ışın bölme ve kuantum paraziti kullanır.
Peking Üniversitesi, Güney Bilim ve Teknoloji Üniversitesi ve Çin Bilim ve Teknoloji Üniversitesi’nden bir araştırmacı ekibi bu alanda önemli bir atılım yaptı.
Bildirildiği gibi Gelişmiş Fotonik Nexusfaz, frekans ve polarizasyon gibi ışığın çeşitli yönlerini kontrol edebilen düzlemsel yapılar olan metasurfaces kullanarak yeni bir yaklaşım geliştirdiler. Bu yenilikçi yaklaşım, tek bir metazür yüzeyde çoklu dolumun oluşmasına izin verir ve süreci daha verimli hale getirirken basitleştirir.
Araştırmacıların yöntemi, farklı yönlerden özel olarak tasarlanmış bir gradyan metaurface’ye birkaç tek foton göndermeyi içerir. Metasurface, bu fotonların kuantum bir şekilde birbirlerine müdahale etmesine neden olur ve dolaşmış fotonlarla sonuçlanır.
Bu teknik sadece farklı dolaşmış durum türlerinin oluşturulmasına izin vermekle kalmaz, aynı zamanda birkaç çift dolgulu fotonun daha büyük gruplara kaynaşmasını da sağlar. Bu ilerleme, daha fazla kuantum bilgisinin daha küçük bir alana paketlenebileceği anlamına gelir.
Raporda ilgili yazar Profesör Ying Gu, bu yeni yaklaşımı kuantum bilgi işleme için yeni bir bakış açısı olarak açıklıyor: “Bir labirentte bir kısayol bulmak gibi. Karmaşık optik kurulumların bükülmelerini ve dönüşlerini gezmeye çalışmak yerine, işi yapmak için tek bir metasurface kullanabiliriz.
“Dolaşmış fotonlar oluşturma ve manipüle etme işlemi çok daha basit ve daha kompakt hale gelir. Bir çipe sığabilecek küçük kuantum cihazlar oluşturmak için mükemmeldir, bu da onu gelecekteki kuantum hesaplama ve iletişim uygulamaları için harika bir çözüm haline getirir.”
Multiphoton dolaşım yaratmanın bu yeni yöntemiyle, birçok kuantum uygulama daha erişilebilir hale gelebilir. Örneğin, metasurfalar, bir kuantum ağının oluşturulmasını kolaylaştırarak birden fazla kullanıcıya dolaşmış fotonlar oluşturmak ve teslim etmek için kullanılabilir.
Ek olarak, metasurfalar daha fazla fotonun işlenmesi için yapı taşları olarak hizmet edebilir ve potansiyel olarak dizüstü bilgisayarlar kadar küçük kuantum bilgisayarların geliştirilmesine yol açar. Bu tür olasılıklar heyecan vericidir ve bu araştırma bizi gerçekleştirmeye bir adım daha yaklaştırır.
