In een artikel dat vandaag is gepubliceerd in Nature's NPJ-kwantuminformatie , Omar Magaña-Loaiza, assistent-professor aan de afdeling Natuur- en Sterrenkunde van de Louisiana State University (LSU), en zijn team van onderzoekers beschrijven een opmerkelijke stap voorwaarts in de kwantummanipulatie en controle van licht, die verreikende toepassingen van kwantumtechnologie heeft in beeldvorming, simulatie, metrologie, berekening, communicatie, en cryptografie, onder andere gebieden. De krant, getiteld "Multiphoton quantum-state engineering met behulp van voorwaardelijke metingen, " omvat co-auteurs van het National Institute of Standards and Technology in Boulder, kleur, instituten en universiteiten in Mexico en Duitsland, evenals Chenglong You, een LSU postdoctoraal onderzoeker en lid van de experimentele kwantumfotonica-groep van Dr. Magaña-Loaiza.

Op kwantumniveau licht blijft voor technische doeleinden moeilijk te regelen.

"Als we fotonfluctuaties en bijbehorende ruis kunnen beheersen, ' zei Magaña-Loaiza. 'Toen, kunnen we preciezere metingen doen. Deze technologie is nieuw en zal ons vakgebied veranderen."

Natuurkundigen over de hele wereld haasten zich om technieken te ontwikkelen om de kwantumeigenschappen van licht op voldoende grote schaal te behouden voor praktische doeleinden. Hoewel natuurkundigen tot nu toe de kwantumeigenschappen van enkele fotonen en paren fotonen kunnen controleren, wat leidt tot krachtige toepassingen door verstrengeling en "aankondiging" (waarbij kennis van het ene foton relatief zekere kennis geeft over een ander, nog niet gedetecteerd foton), Het team van Magaña-Loaiza heeft met succes een methode gedemonstreerd om groepen fotonen te genereren met dezelfde krachtige eigenschappen, ook wel multifoton-toestanden genoemd.

Door enkele fotonen af ​​te trekken, Magaña-Loaiza zei:"We kunnen de vorm van het golfpakket veranderen en het aantal fotonen erin kunstmatig vergroten."

Bovendien, overwegende dat eerdere wetenschappers multifoton-toestanden produceerden met behulp van meerdere bronnen, Het team van Magaña-Loaiza slaagde erin een enkele bron te bouwen om multifoton-pakketten te produceren die overeenkomsten vertonen met verstrengelde lasers:een belangrijke technologische prestatie.

Maar misschien wel het meest indrukwekkend, de publicatie onthult dat het team van Magaña-Loaiza meerdere soorten licht kan genereren met manipuleerbare kwantumtoestanden in één enkele opstelling.

"Ik denk echt dat we iets nieuws doen, en ik denk dat mensen dit beginnen te herkennen, " hij zei.

Naast het genereren van enkele fotonen, ze kunnen ook verstrengeld laserlicht en verstrengeld natuurlijk licht produceren (d.w.z. zonlicht) met gewenste eigenschappen.

"Als je licht op dit fundamentele niveau kunt manipuleren, kun je licht manipuleren, " hij zei.

Magaña-Loaiza behaalde zijn Ph.D. in experimentele kwantumoptica aan de Universiteit van Rochester in 2016 voordat hij onderzoeksmedewerker werd bij het National Institute of Standards and Technology in Boulder, Colo. Vervolgens trad hij in augustus 2018 toe tot de faculteit van LSU, waar hij de experimentele groep voor kwantumfotonica leidt. Het maken van spannende vorderingen in de kwantummetrologie, de groep gebruikt bronnen van verstrengelde fotonen om meerdere kwantumtechnologieën te ontwikkelen. Een paper die Magaña-Loaiza onlangs samen met Dr. You schreef, terwijl de laatste nog een doctoraatsstudent was, "Multifoton-kwantummetrologie zonder voor- en nageselecteerde metingen, " inclusief bijdragen van LSU-natuurkundige Jonathan Dowling en verschillende medewerkers, werd deze week geselecteerd als winnaar van de Emil Wolf Outstanding Student Paper Competition.

De krant, "Multiphoton quantum-state engineering met behulp van voorwaardelijke metingen, " is online beschikbaar in Nature's npj Quantum-informatie .