Schéma de la plate-forme flexible mise en œuvre pour concevoir des états intriqués basés sur le moment angulaire orbital intra- et interparticulaires via une source de points quantiques. Crédit : Nicolò Spagnolo
La génération d’états intriqués presque déterministes basés sur l’OAM offre un pont entre les technologies photoniques pour les progrès quantiques.
L’avenir de la technologie quantique repose sur l’exploitation de concepts fascinants de la mécanique quantique, tels que les états quantiques de haute dimension. Considérez-les comme les ingrédients de base de la science de l’information quantique et de la technologie quantique. Pour manipuler ces états, les scientifiques se sont tournés vers la lumière, en particulier une propriété appelée moment angulaire orbital (OAM), qui traite de la façon dont la lumière se tord et se tourne dans l’espace. Voici un piège : créer des photons uniques super brillants avec OAM de manière déterministe a été un défi difficile à résoudre.
Points quantiques : relier les technologies
Maintenant, entrez dans les points quantiques (QD), de minuscules particules au grand potentiel. Une équipe de chercheurs de l’Université Sapienza de Rome, de l’Université Paris-Saclay et de l’Université Federico II de Naples a combiné les fonctionnalités de l’OAM avec celles des QD pour créer un pont entre deux technologies de pointe. Leurs résultats ont été publiés dans la revue à comité de lecture Gold Open Access. Photonique avancée.
Schéma conceptuel du protocole proposé. En manipulant la polarisation et l’OAM de photons uniques générés à partir d’une source QD de manière presque déterministe, des états intriqués intraparticules sont générés en faisant interagir les deux degrés de liberté via une plaque q. Dans le régime interparticulaire, deux photons caractérisés par des états spécifiques dans l’espace hybride composé de polarisation et d’OAM interfèrent à l’aide d’un séparateur de faisceau. Post-sélection sur les comptes de coïncidences, une porte d’intrication probabiliste a été implémentée. Crédit : Alessia Suprano
Innovations et applications
Alors, où est l’innovation ? Ce pont qu’ils ont construit peut être utilisé de manière flexible pour deux objectifs. Premièrement, il peut produire des photons uniques purs qui sont intriqués dans l’espace de polarisation OAM, et les chercheurs peuvent les compter directement. Deuxièmement, ce pont peut également former des paires de photons fortement corrélées dans le monde quantique. Ils sont enchevêtrés, de sorte que chacun photon un État ne peut être décrit indépendamment l’un de l’autre, même lorsqu’ils sont éloignés. C’est un gros problème pour la communication quantique et le cryptage.
Nouvelle plateforme pour l’intrication quantique
Cette nouvelle plateforme a le potentiel de créer des états d’intrication hybrides à la fois au sein et entre les particules, toutes appartenant à des espaces de Hilbert de grande dimension. D’une part, l’équipe a réussi à générer des photons uniques purs, dont les états quantiques présentent une non-séparabilité dans le domaine hybride de polarisation OAM. En exploitant une source quantique presque déterministe en combinaison avec une plaque q – un dispositif capable d’ajuster la valeur OAM basée sur la polarisation d’un photon unique – les chercheurs peuvent directement valider ces états par le biais de comptages de photons uniques, évitant ainsi le besoin d’un processus d’annonce. et augmenter le taux de génération.
D’autre part, l’équipe utilise également le concept d’indiscernabilité au sein des photons uniques comme ressource pour générer des paires de photons uniques possédant un intrication dans l’espace hybride de polarisation OAM.
Selon le professeur Fabio Sciarrino, directeur du laboratoire d’information quantique du département de physique de l’université Sapienza de Rome, « le système flexible proposé représente un pas en avant dans les expériences multiphotoniques de haute dimension et pourrait fournir une plate-forme d’importation pour les recherches fondamentales et applications photoniques quantiques.
Conclusion : l’impact sur la technologie quantique
Essentiellement, cette recherche marque un pas important dans la poursuite des technologies quantiques avancées. C’est comme relier deux grandes villes. Cette connexion ouvre des possibilités passionnantes pour l’informatique quantique, la communication et bien plus encore. Alors gardez un œil sur cela : ce n’est pas seulement une question de science ; c’est le futur.
