Doorbraak: synthetische fotonische dimensies verbeteren efficiëntie in kwantuminformatie- en telecommunicatie-infrastructuur

AmsterdamWetenschappers van het Institut national de la recherche scientifique (INRS) hebben een doorbraak bereikt in de verwerking van kwantuminformatie door gebruik te maken van synthetische fotonische dimensies. Onder leiding van professor Roberto Morandotti, in samenwerking met teams uit Duitsland, Italië en Japan, hebben ze een nieuwe methode geïntroduceerd om kwantumtoestanden van licht te beheersen. Hun onderzoek, dat is gepubliceerd in het tijdschrift Nature Photonics, beschrijft een systeem dat gebruikmaakt van synthetische fotonische roosters om fotonen efficiënter te beheren en te detecteren.

Belangrijke elementen van deze ontdekking zijn onder meer:

• Ontwikkeling van een synthetisch fotonisch rooster voor het manipuleren van quantumtoestanden.
• Gebruik van quantumwandelingen voor het verwerken van hoog-dimensionale fotonen verstrengelingen.
• Compatibiliteit met huidige telecommunicatie-infrastructuren.

Deze nieuwe methode bestudeert kwantumwandelingen, die de afgelopen 20 jaar cruciaal zijn geweest voor de vooruitgang in kwantumcomputing. Kwantumwandelingen lijken op klassieke random walks, maar spelen zich af in een kwantumomgeving, wat bijdraagt aan het versnellen en vereenvoudigen van algoritmen. De onderzoekers maken gebruik van synthetische fotonische netwerken om kwantumverschijnselen dieper te onderzoeken. Deze systemen benutten synthetische dimensies voor efficiënte informatieverwerking, waarbij standaard glasvezeltechnologie uit de telecommunicatiesector wordt ingezet.

Lees ook:

Vandaag · 02:47

Genetisch onderzoek onthult verbanden tussen erfelijke neigingen en mentale gezondheidsrisico's bij jongeren

Nieuwe fotonische dimensies maken het mogelijk voor onderzoekers om kwantumgedragingen, zoals pariteit-tijd-symmetrie en de beweging van licht als een supervloeistof, te simuleren. Tot nu toe werden deze concepten voornamelijk toegepast in niet-kwantumtechnologieën, maar recent onderzoek wijst uit dat ze ook binnen kwantumtoepassingen veelbelovend zijn. Dit systeem biedt de mogelijkheid om zowel klassiek als verstrengeld licht tegelijkertijd te beheersen. Deze eigenschap zou aanzienlijke verbeteringen kunnen brengen in gebieden zoals kwantumcomputing, kwantummetingen, en veilige kwantumcommunicatie door prestaties te verhogen en de kosten van infrastructuur te verlagen.

Kwantumsystemen presteren nu op hoog niveau zonder dat er compleet nieuwe infrastructuur nodig is. Ze kunnen moeiteloos aansluiten op bestaande en toekomstige telecomsystemen. Dit vergemakkelijkt de installatie van deze systemen en draagt bij aan de beveiliging van kwantumnetwerken voor het verzenden van persoonlijke data.

Dit onderzoek gaat verder dan het verbeteren van telecommunicatie. Het laat zien dat quantumtechnologieën binnenkort gemakkelijker te gebruiken en uit te breiden kunnen zijn. Door de nadruk te leggen op glasvezeloplossingen, sluit het onderzoek aan op huidige telecomsystemen, wat belangrijke vooruitgang betekent richting praktische toepassing van quantumtechnologieën. Het werk van het INRS-team is een belangrijke stap in het verbinden van complexe quantumprocessen met alledaagse technologie.