Novo avanço: dimensões fotônicas sintéticas transformam o processamento de informações quânticas com maior eficiência.

São PauloCientistas do Institut national de la recherche scientifique (INRS) alcançaram um avanço notável no processamento de informação quântica utilizando dimensões fotônicas sintéticas. Sob a liderança do Professor Roberto Morandotti, em colaboração com equipes da Alemanha, Itália e Japão, eles introduziram uma nova maneira de controlar estados quânticos da luz. A pesquisa, publicada na revista Nature Photonics, apresenta um sistema que utiliza redes fotônicas sintéticas para gerenciar e detectar fótons de forma mais eficiente.

Aspectos fundamentais desta descoberta incluem:

• Desenvolvimento de uma rede fotônica sintética para manipulação de estados quânticos.
• Uso de caminhadas quânticas para processamento de emaranhamentos de fótons de alta dimensão.
• Compatibilidade com a infraestrutura de telecomunicações existente.

Novo método investiga caminhadas quânticas, que têm sido fundamentais no avanço da computação quântica nos últimos 20 anos. Ao contrário das caminhadas aleatórias clássicas, as caminhadas quânticas operam em um contexto quântico, otimizando a velocidade e a complexidade dos algoritmos. Os pesquisadores utilizam redes fotônicas sintéticas para explorar mais a fundo os comportamentos quânticos. Esses sistemas aplicam dimensões sintéticas para processar informações de maneira eficiente, utilizando dispositivos de fibra óptica convencionais que são compatíveis com a tecnologia de telecomunicação padrão.

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Dimensões fotônicas sintéticas permitem que pesquisadores simulem comportamentos quânticos, como simetria de paridade-tempo e o fluxo da luz similar a um superfluido. Esses conceitos eram anteriormente aplicados principalmente em tecnologias não quânticas, mas pesquisas recentes indicam que podem ser úteis em aplicações quânticas. Esse sistema é capaz de controlar simultaneamente a luz clássica e a entrelaçada. Essa capacidade pode transformar áreas como computação quântica, medição quântica e comunicações quânticas seguras, melhorando o desempenho e reduzindo os custos de infraestrutura.

Sistemas quânticos agora conseguem operar em altos níveis de desempenho sem a necessidade de novas infraestruturas. Eles se conectam facilmente com sistemas de telecomunicações atuais e futuros. Isso simplifica a configuração desses sistemas e contribui para a segurança das redes quânticas ao transmitir dados pessoais.

Esta pesquisa vai além de aprimorar as telecomunicações; ela demonstra que as tecnologias quânticas podem em breve se tornar mais acessíveis e expansivas. Ao se concentrar em soluções baseadas em fibra, o estudo alinha-se com os sistemas de telecomunicações atuais, sinalizando avanços significativos para a aplicação prática das tecnologias quânticas. O trabalho da equipe do INRS representa um passo fundamental para integrar processos quânticos complexos à tecnologia do dia a dia.