Благодаря тому, что ведущие корпорации инвестируют в дорогостоящие и сложные инфраструктуры, чтобы развить мощь квантовых технологий, исследователи INRS добились прорыва в легкой фотонной системе, созданной с использованием встроенных устройств и готовых телекоммуникационных компонентов. В своей публикации, опубликованной в Nature, команда демонстрирует, что фотоны могут стать доступным и мощным квантовым ресурсом при генерации в виде цветных запущенных частиц.
В системе используется небольшой и экономически эффективный фотонный чип, созданный с помощью процессов, аналогичных тем, которые используются для интегрированной электроники. С помощью микрокольцевого резонатора на кристалле, возбуждаемого лазером, фотоны испускаются парами, которые имеют сложное квантовое состояние. Фотоны построены в состоянии с множеством наложенных частотных составляющих: фотоны имеют несколько цветов одновременно, а цвета каждого спаренного фотона искусственно запутаны.
С каждой частотой или цветом, представляющим измерение, фотоны генерируются на кристалле в виде высокоразмерного квантового состояния (quDit). К настоящему времени квантовая информатика в основном сосредоточена на использовании кубитов на основе двумерных систем, в которых два состояния происходят одновременно. Работа в области генерации частот допускает суперпозицию многих состояний (например, высокоразмерный фотон может быть красного и желтого и зеленого и синего цветов, хотя используемые здесь фотоны инфракрасные для телекоммуникационной совместимости), увеличивая объем информации обрабатываемой за единицу времени.
Ведущие авторы Майкл Кюз и Кристиан Рэймер отмечают, что отличительной чертой продемонстрированной платформы является ее доступность: легко создавать и использовать компоненты, используемые в стандартных телекоммуникационных системах, которые коммерчески доступны повсюду. Таким образом, в ближайшей перспективе исследователи всего мира смогут внедрить и продвинуть эту технологию вперед, что позволит совершить скачок в разработке практических квантовых приложений.
Филипп Дончев