Ett internationellt samarbete mellan forskare, ledd av Philip Walther vid universitetet i Wien, har uppnått ett betydande genombrott inom kvantteknologi, med framgångsrik demonstration av kvantinterferens mellan flera enskilda fotoner med hjälp av en ny resurseffektiv plattform. Verket publicerat i Science Advances representerar ett anmärkningsvärt framsteg inom optisk kvantberäkning som banar väg för mer skalbar kvantteknologi.

Interferens mellan fotoner, ett grundläggande fenomen inom kvantoptik, fungerar som en hörnsten i optisk kvantberäkning. Det innebär att utnyttja ljusets egenskaper, såsom dess våg-partikeldualitet, för att inducera interferensmönster, vilket möjliggör kodning och bearbetning av kvantinformation.

I traditionella multifotonexperiment används vanligen rumslig kodning, där fotoner manipuleras i olika rumsliga banor för att inducera interferens. Dessa experiment kräver invecklade inställningar med många komponenter, vilket gör dem resurskrävande och utmanande att skala.

Däremot valde det internationella teamet, bestående av forskare från universitetet i Wien, Politecnico di Milano och Université libre de Bruxells, ett tillvägagångssätt baserad på tidsmässig kodning. Denna teknik manipulerar fotonernas tidsdomän snarare än deras rumsliga statistik.

För att förverkliga detta tillvägagångssätt utvecklade de en innovativ arkitektur vid Christian Doppler Laboratory vid universitetet i Wien, med användning av en optisk fiberslinga. Denna design möjliggör upprepad användning av samma optiska komponenter, vilket möjliggör effektiv multi-fotoninterferens med minimala fysiska resurser.

Första författaren Lorenzo Carosini förklarar, "I vårt experiment observerade vi kvantinterferens mellan upp till åtta fotoner, vilket överträffade skalan för de flesta av befintliga experiment. Tack vare mångsidigheten i vårt tillvägagångssätt kan interferensmönstret konfigureras om och storleken på experimentet. kan skalas, utan att ändra den optiska inställningen."

Resultaten visar den betydande resurseffektiviteten hos den implementerade arkitekturen jämfört med traditionella metoder för rumslig kodning, vilket banar väg för mer tillgänglig och skalbar kvantteknik.

Mer information: Lorenzo Carosini et al, Programmerbar kvantinterferens med flera foton i ett enda rumsligt läge, Science Advances (2024). DOI:10.1126/sciadv.adj0993. www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adj0993

Journalinformation: Vetenskapens framsteg

Tillhandahålls av universitetet i Wien