色光粒子效应在光子量子网络发展中的应用

图形可视化量子机械干扰

这幅图展示了量子力学干涉,也被称为洪-乌-曼德尔效应:一个黄色和一个橙色的光子从右边撞击一个混频器(白色条),总是以相同的颜色出现,这里是两个黄色光子。资料来源:汉诺威莱布尼茨大学

研究人员展示了一种新的光子干扰效果,可以铺平到大规模可控量子系统。

它是开发量子信息处理应用的道路上的另一个步骤。一个关键实验成功超出了先前定义了光子应用的限制。Anahita Khodadad Kashi和Phoenix Dres博士博士和米歇尔·普宁克斯博士博士(德国)展示了一种新的干扰效果。因此,科学家们表明可以挖掘新的颜色编码的光子网络,并且可以缩放涉及的光子的数量,即光颗粒。“该发现可以在量子通信,量子计算机的计算操作以及量子测量技术中启用新的基准,并且与现有的光电信基础设施是可行的,”Kues说。

这个决定性的实验是在汉诺威莱布尼茨大学光子学研究所和汉诺威光学技术中心新成立的“量子光子实验室(QPL)”中成功完成的。Anahita Khodadad Kashi通过量子机械的独立干涉,成功地产生了不同颜色,即不同频率的纯光子。Khodadad Kashi发现了所谓的Hong-Ou-Mandel效应。

Hong-Ou-Mandel干涉是量子光学的一种基本效应,它构成了许多量子信息处理应用的基础量子计算量子计量。该效应描述了两个光子在空间分束器上碰撞时的行为,并解释了量子力学干涉现象。

Anahita Khodadad Kashi和Michael Kues

Anahita Khodadad Kashi(左)和Phoenixd研究所的Anahita Khodadad Kashi(左)和迈克尔·斯图(右)博士博士博士·普涅克斯(LeibnizUniversitätHannover)可以使量子信息处理应用更加强大。资料来源:汉诺威莱布尼茨大学

研究人员现在已经实现了一种使用电信组件的频率束撞击器,并在频域中的两个独立生成的光子之间第一时间展示HONG-OU-MENDEL效果。与其他尺寸相反,例如诸如电场的偏振(电场的振荡平面)或光子位置(空间定位),频率不易受到干扰。“我们的方法允许灵活的可配置性和访问高维系统,这可能导致未来大规模可控量子系统,”套道说。这种双光子干扰现象可以作为量子互联网,非古典通信和量子计算机的基础。换句话说,结果可用于基于频率的量子网络。新发现的另一个值得注意的特征是,这种性能的增加可以与现有的基础设施一起使用,即用于连接到因特网的标准光纤连接。因此,在理论上可以在家中使用量子技术在未来可以实现。

“我很高兴我们的实验能够展示频域中的Hong-Ou-Mendel效应,”Khodadad Kashi说。研究人员于2019年在2019年在德黑兰师范大学培养硕士学位,专注于伊朗科技大学的光子学,研究员搬到了汉诺威。从那以后,她加强了七个九号九号队的队伍。自2019年春季以来,KUES一直是莱布尼兹大学汉诺威教授,正在使用卓越植物群中的微型和纳米光源性研究光子量子技术的发展。未来,喀什和奎斯将继续研究光谱康普 - 曼德尔干扰的话题。“我想扩展当前的实验,以利用对量子信息处理的证明效果,”Khodadad Kashi说。

科学杂志激光与光子学评论先发表研究成果。该研究是量子未来项目“PQuMAL”(机器学习光子量子电路)的一部分,该项目由德国联邦教育和研究部(BMBF)资助。

参考文献:“用于可扩展频域量子处理的独立产生单光子之间的光谱Hong-Ou-Mandel干涉”,作者:Anahita Khodadad Kashi和Michael Kues, 2021年3月18日,激光与光子学评论
DOI: 10.1002 / lpor.202000464

1评论“色光粒子效应对光子量子网络发展的启示”

  1. 谢谢大家
    此致

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