Le traitement de l'information quantique est un champ qui s'appuie sur l'enchevêtrement de plusieurs photons pour traiter de grandes quantités d'informations. Cependant, la création d'enchevêtrement multiphoton est une tâche difficile. Les méthodes traditionnelles utilisent des processus optiques quantiques non linéaires, qui sont inefficaces pour un grand nombre de photons, soit une interférence linéaire et de transport par faisceau et une interférence quantique, qui nécessitent des configurations complexes sujettes à des problèmes tels que la perte et la diaphonie.
Une équipe de chercheurs de l'Université de Pékin, de l'Université du Sud des sciences et de la technologie et de l'Université des sciences et de la technologie de Chine ont fait une percée importante dans ce domaine.
Comme indiqué dans Nexus photonique avancéeils ont développé une nouvelle approche utilisant des métasurfaces, qui sont des structures planes capables de contrôler divers aspects de la lumière, tels que la phase, la fréquence et la polarisation. Cette approche innovante permet la génération d'enchevêtrement multiphotons sur une seule métasurface, simplifiant le processus tout en le rendant plus efficace.
La méthode des chercheurs consiste à envoyer plusieurs photons uniques dans une métasurface de gradient spécialement conçue à partir de différentes directions. La métasurface fait que ces photons interfèrent entre eux de manière quantique, entraînant des photons enchevêtrés.
Cette technique permet non seulement la création de différents types d'états enchevêtrés, mais permet également la fusion de plusieurs paires de photons enchevêtrés en groupes plus grands. Cette progression signifie que plus d'informations quantiques peuvent être emballées dans un espace plus petit.
Le professeur Ying GU, auteur correspondant sur le rapport, remarque cette nouvelle approche comme une nouvelle perspective pour le traitement de l'information quantique: « C'est comme trouver un raccourci dans un labyrinthe. Au lieu d'essayer de naviguer dans les rebondissements et les tours de configurations optiques complexes, nous pouvons utiliser une seule métasurmie pour faire le travail.
« Le processus de création et de manipulation de photons enchevêtrés devient beaucoup plus simple et plus compact. Il est parfait pour construire de minuscules appareils quantiques qui pourraient tenir sur une puce, ce qui en fait une excellente solution pour les futures applications de calcul quantique et de communication. »
Avec cette nouvelle méthode de création d'enchevêtrement multiphoton, de nombreuses applications quantiques peuvent devenir plus accessibles. Par exemple, les métasurfaces pourraient être utilisées pour générer et livrer des photons enchevêtrés à plusieurs utilisateurs, facilitant la création d'un réseau quantique.
De plus, les métasurfaces pourraient servir de blocs de construction pour la manipulation de plus de photons, ce qui conduit potentiellement au développement d'ordinateurs quantiques aussi petits que les ordinateurs portables. De telles possibilités sont passionnantes et cette recherche nous rapproche de les réaliser.
