Poiché la rivoluzione digitale è ormai diventata mainstream, L'informatica quantistica e la comunicazione quantistica stanno crescendo nella coscienza del campo. Le tecnologie di misurazione avanzate rese possibili dai fenomeni quantistici, e la possibilità di progresso scientifico utilizzando nuovi metodi, sono di particolare interesse per i ricercatori di tutto il mondo.

Recentemente due ricercatori dell'Università di Tampere, L'assistente professore Robert Fickler e il dottorando Markus Hiekkamäki, dimostrato che l'interferenza di due fotoni può essere controllata in modo quasi perfetto utilizzando la forma spaziale del fotone. Le loro scoperte sono state recentemente pubblicate sulla prestigiosa rivista Lettere di revisione fisica.

"Il nostro rapporto mostra come un metodo complesso di modellazione della luce possa essere utilizzato per far sì che due quanti di luce interferiscano l'uno con l'altro in un modo nuovo e facilmente sintonizzabile, " spiega Markus Hiekkamäki.

I singoli fotoni (unità di luce) possono avere forme molto complesse che sono note per essere vantaggiose per le tecnologie quantistiche come la crittografia quantistica, misurazioni supersensibili, o compiti computazionali quantistici. Per utilizzare questi cosiddetti fotoni strutturati, è fondamentale farli interferire con altri fotoni.

"Un compito cruciale essenzialmente in tutte le applicazioni tecnologiche quantistiche è migliorare la capacità di manipolare gli stati quantistici in un modo più complesso e affidabile. Nelle tecnologie quantistiche fotoniche, questo compito comporta la modifica delle proprietà di un singolo fotone e l'interferenza di più fotoni tra loro", afferma Robert Fickler, che guida il gruppo di ottica quantistica sperimentale all'università.

L'ottica lineare offre soluzioni promettenti alle comunicazioni quantistiche

Lo sviluppo dimostrato è particolarmente interessante dal punto di vista della scienza dell'informazione quantistica ad alta dimensionalità, dove viene utilizzato più di un singolo bit di informazioni quantistiche per portante. Questi stati quantistici più complessi non solo consentono la codifica di più informazioni su un singolo fotone, ma sono anche noti per essere più resistenti al rumore in varie impostazioni.

Il metodo presentato dal duo di ricerca è promettente per la costruzione di nuovi tipi di reti ottiche lineari. Questo apre la strada a nuovi schemi di calcolo quantistico fotonico potenziato.

"La nostra dimostrazione sperimentale di raggruppare due fotoni in più forme spaziali complesse è un passo successivo cruciale per l'applicazione di fotoni strutturati a vari compiti metrologici e informativi quantistici, " continua Markus Hiekkamäki.

I ricercatori ora mirano a utilizzare il metodo per sviluppare nuove tecniche di rilevamento quantistiche potenziate, esplorando strutture spaziali più complesse di fotoni e sviluppando nuovi approcci per i sistemi computazionali che utilizzano stati quantistici.

"Speriamo che questi risultati ispirino ulteriori ricerche sui limiti fondamentali della formazione dei fotoni. I nostri risultati potrebbero anche innescare lo sviluppo di nuove tecnologie quantistiche, per esempio. migliore comunicazione quantistica tollerante al rumore o schemi di calcolo quantistico innovativi, che beneficiano di tali stati quantistici fotonici ad alta dimensionalità, " aggiunge Robert Fickler.