Швейцарски изследователи представиха програмируем фотонен чип, способен да генерира всичките

Швейцарски откриватели показаха програмируем фотонен чип, кадърен да генерира всичките четири положения на Бел – главните типове квантово усложнение. Според специалистите това достижение е сериозно значима стъпка към мащабируеми и на практика използвани квантови информационни мрежи, които са в основата на бъдещия квантов интернет.

Това, което прави създаването неповторима, е нейната изцяло монолитна архитектура. Върху дребен чип, построен върху платформа от тънкослоен литиев ниобат върху изолатор, учените са интегрирали два основни съставния елемент: източник на заплетени двойки фотони с висока бляскавост и програмируеми интерферометрични детайли за надзор на тези положения. Тази интеграция отстрани нуждата от комплицирани и обемисти външни оптични системи, написа Nature.

Генерирането на заплетените частици става в специфични от време на време поляризирани вълноводи с дължина 1,5 мм. Когато се напомпват от непрестанен лазер с дължина на вълната 775 nm, в тях протича нелинеен оптичен развой, вследствие на който се получават двойки заплетени фотони с дължина на вълната 1550 nm. Това прави технологията съвместима със съществуващата оптична инфраструктура.

Устройството показва акуратност на положението на Бел от над 90% за всичките четири оптимално заплетени положения. Най-високата стойност на точността е 93,1% за едно от положенията. Почти съвършената видимост на двуфотонната интерференция (99,0±0,7 %) удостовери изключителната еднаквост на фотоните, което е директно доказателство за тяхното качествено усложнение.

Изборът на материал е значим фактор за триумфа. Литиевият ниобат има изключителните нелинейни оптични свойства, нужни за ефикасното генериране на фотоните, а също по този начин разрешава свръхбърз електрооптичен надзор. Тази платформа дейно интегрира функционалностите за генериране, обработка и надзор на квантовите положения.

От практическа позиция проучването взема решение казуса с мащабируемостта на квантовите системи. Вместо да се основава профилиран хардуер за всеки обособен квантов протокол, един повсеместен чип може да бъде гъвкаво приспособен към другите задания. Може би през идващите години тези решения ще се появят в действителните търговски системи.