Een internationale samenwerking van onderzoekers, onder leiding van Philip Walther van de Universiteit van Wenen, heeft een belangrijke doorbraak bereikt in de kwantumtechnologie, met de succesvolle demonstratie van kwantuminterferentie tussen verschillende afzonderlijke fotonen met behulp van een nieuw hulpbronnenefficiënt platform. Het werk gepubliceerd in Science Advances vertegenwoordigt een opmerkelijke vooruitgang in optische kwantumcomputers die de weg vrijmaakt voor meer schaalbare kwantumtechnologieën.

Interferentie tussen fotonen, een fundamenteel fenomeen in de kwantumoptica, dient als hoeksteen van optische kwantumcomputers. Het gaat om het benutten van de eigenschappen van licht, zoals de dualiteit van golven en deeltjes, om interferentiepatronen te induceren, waardoor de codering en verwerking van kwantuminformatie mogelijk wordt.

In traditionele experimenten met meerdere fotonen wordt vaak ruimtelijke codering gebruikt, waarbij fotonen in verschillende ruimtelijke paden worden gemanipuleerd om interferentie te veroorzaken. Deze experimenten vereisen ingewikkelde instellingen met talloze componenten, waardoor ze veel middelen vereisen en lastig te schalen zijn.

Het internationale team, bestaande uit wetenschappers van de Universiteit van Wenen, Politecnico di Milano en Université libre de Bruxells, koos daarentegen voor een aanpak gebaseerd op temporele codering. Deze techniek manipuleert het tijdsdomein van fotonen in plaats van hun ruimtelijke statistieken.

Om deze aanpak te realiseren, ontwikkelden ze een innovatieve architectuur in het Christian Doppler Laboratory van de Universiteit van Wenen, waarbij gebruik werd gemaakt van een optische vezellus. Dit ontwerp maakt herhaaldelijk gebruik van dezelfde optische componenten mogelijk, waardoor efficiënte multi-fotoninterferentie met minimale fysieke middelen mogelijk wordt.

Eerste auteur Lorenzo Carosini legt uit:‘In ons experiment hebben we kwantuminterferentie waargenomen tussen maximaal acht fotonen, waarmee we de schaal van de meeste bestaande experimenten overtreffen. Dankzij de veelzijdigheid van onze aanpak kan het interferentiepatroon opnieuw worden geconfigureerd en kan de omvang van het experiment worden aangepast. kan worden geschaald, zonder de optische instellingen te wijzigen."

De resultaten demonstreren de aanzienlijke hulpbronnenefficiëntie van de geïmplementeerde architectuur in vergelijking met traditionele ruimtelijke coderingsbenaderingen, waardoor de weg wordt vrijgemaakt voor meer toegankelijke en schaalbare kwantumtechnologieën.

Meer informatie: Lorenzo Carosini et al, Programmeerbare kwantuminterferentie van meerdere fotonen in een enkele ruimtelijke modus, Wetenschappelijke vooruitgang (2024). DOI:10.1126/sciadv.adj0993. www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adj0993

Journaalinformatie: Wetenschappelijke vooruitgang

Aangeboden door Universiteit van Wenen