En el INRS, el descubrimiento de una red fotónica artificial capaz de crear y manipular estados cuánticos de la luz ofrece posibilidades prometedoras para una serie de aplicaciones, desde la computación cuántica hasta protocolos de comunicación cuánticos seguros.
Un estudio dirigido por el profesor Roberto Morandotti del Institut National de la Recherche Scientifique (INRS) y equipos de Alemania, Italia y Japón abre la puerta a soluciones innovadoras que podrían contribuir al logro de sistemas procesables. Información cuántica de una forma sencilla pero potente.
Su trabajo, recién publicado en la revista Fotónica de la naturalezaofrece una forma de manipular los estados fotónicos de la luz de una forma nunca antes vista, ofreciendo un mayor control sobre la evolución de la propagación de los fotones. Este control permite mejorar la detección y el número de coincidencias de fotones así como el rendimiento del sistema.
Características insospechadas
Un elemento central de los experimentos del equipo de investigación es el concepto de caminata cuántica. “El desarrollo del campo de la computación cuántica, que comenzó hace unos veinte años, se benefició enormemente del concepto de paseo cuántico, que aumenta la velocidad y la complejidad de los algoritmos informáticos”, explica el profesor Roberto Morandotti, que reside en el laboratorio de en el Centro de Investigación en Telecomunicaciones INRS Énergie Matériaux.
Recientemente, la comunidad científica desarrolló otro concepto: las redes fotónicas artificiales. “Este trabajo nos permite utilizar el concepto dimensional de la fotónica artificial para explorar muchos fenómenos cuánticos en un nivel fundamental y aplicarlos a las tecnologías cuánticas”, describe Stefania Sciarra, Roberto Morandotti, postdoctorado en el equipo y su coautoría. estudiar
Ya se conocía el potencial de este tipo de rejillas, por ejemplo para simular efectos como coherencia en tiempos iguales, intensidad luminosa excesiva y estructuras topológicas, pero utilizando tecnología convencional. “Pero a pesar de su potencial”, añade, “nunca se ha demostrado una red fotónica artificial capaz de manejar estados cuánticos”.
Esto es exactamente lo que han hecho Roberto Morandotti y su equipo. Utilizando el concepto de paseos cuánticos en sistemas de fibras simples, han descubierto una red fotónica sintética transitoria capaz de generar y manipular estados cuánticos de la luz (fotones).
“Nuestro equipo ha descubierto cómo utilizar redes fotónicas artificiales para procesar información cuántica, basándose en el paseo cuántico de fotones de alta dimensión entrelazados en sus estados transitorios”, informa el profesor Morandotti. “El sistema no requiere muchos recursos, ya que consta de dispositivos de fibra que son compatibles con la infraestructura de telecomunicaciones estándar”.
Una técnica moderna con una amplia gama de aplicaciones.
Este desarrollo abre la puerta al uso de redes fotónicas artificiales mediante paseos cuánticos para el procesamiento de información cuántica.
Nuestro enfoque no tiene precedentes por dos razones”, afirma Roberto Morandotti. “Permite un mejor control de la evolución del paseo cuántico en el dominio del tiempo y permite la manipulación simultánea de la luz clásica y los fotones entrelazados. Este descubrimiento allana el camino para una variedad de protocolos de información y computación cuántica avanzada en arquitecturas listas para telecomunicaciones compatibles con chips de microprocesador”.
Varias áreas de la física fundamental relacionadas con el procesamiento de información cuántica podrían beneficiarse de los hallazgos de los investigadores, incluida la computación cuántica, la metrología cuántica y la comunicación cuántica segura.
“Nuestro sistema se basa íntegramente en equipos de fibra óptica utilizados en el campo de las telecomunicaciones y puede integrarse con la infraestructura de telecomunicaciones existente y futura”, afirma Stefania Sciarra. “Este descubrimiento es una prueba de que es posible realizar sistemas cuánticos de alto rendimiento utilizando dispositivos, técnicas e infraestructura que están a nuestro alcance. También demuestra que transferir datos personales de forma segura es posible utilizar redes cuánticas para hacerlo”.
