Forskare från Louisiana State University har introducerat en smart kvantteknik för rumskorrigering av enstaka fotoner. I ett papper på omslaget till mars 2021 -numret av Avancerad kvantteknologi , författarna utnyttjar de självlärande och självutvecklande funktionerna hos artificiella neurala nätverk för att korrigera den förvrängda rumsprofilen för enstaka fotoner.

Författarna, Ph.D. kandidat Narayan Bhusal, postdoktor Chenglong You, doktorand Mingyuan Hong, student Joshua Fabre, och biträdande professor Omar S. Magaña-Loaiza från LSU-tillsammans med medarbetarna Sanjaya Lohani, Erin M. Knutson, och Ryan T. Glasser från Tulane University och Pengcheng Zhao från Qingdao University of Science and Technology-rapporterar om artificiell intelligens potential att korrigera rumsliga lägen på enfotonnivån.

"Slumpmässig fasförvrängning är en av de största utmaningarna med att använda rumsliga ljusmetoder i en mängd olika kvanttekniker, som kvantkommunikation, kvantkryptografi, och kvantavkänning, "sa Bhusal." I den här artikeln, vi använder artificiella neuroner för att korrigera förvrängda rumsliga ljusformer på enfotonnivån. Vår metod är anmärkningsvärt effektiv och tidseffektiv jämfört med konventionella tekniker. Detta är en spännande utveckling för framtiden för kvantteknik i fritt utrymme. "

Den nyutvecklade tekniken ökar kanalkapaciteten hos optiska kommunikationsprotokoll som bygger på strukturerade fotoner.

"Ett viktigt mål för Quantum Photonics Group på LSU är att utveckla robust kvantteknik som fungerar under realistiska förhållanden, "sa Magaña-Loaiza." Denna smarta kvantteknologi visar möjligheten att koda flera bitar information i en enda foton i realistiska kommunikationsprotokoll som påverkas av atmosfärisk turbulens. Vår teknik har enorma konsekvenser för optisk kommunikation och kvantkryptografi. Vi utforskar nu vägar för att implementera vårt maskininlärningssystem i Louisiana Optical Network Initiative (LONI) för att göra det smart, säkra, och kvant. "

US Army Research Office stöder Magaña-Loaizas forskning om ett projekt med titeln "Quantum Sensing, Imaging, och metrologi med hjälp av multipartit orbital vinkelmoment. "

"Vi är fortfarande i ganska tidiga skeden av att förstå potentialen för maskininlärningstekniker att spela en roll inom kvantinformationsvetenskap, "sa Dr Sara Gamble, programansvarig vid arméforskningskontoret, ett element i DEVCOM ARL. "Lagets resultat är ett spännande steg framåt för att utveckla denna förståelse, och det har potential att i slutändan förbättra arméns avkännings- och kommunikationsförmåga på slagfältet. "