Tamiseurs de photons – Déverrouiller l'informatique quantique optique

Une équipe de recherche de l'Université de Bâle, en Suisse, a présenté cette semaine une nouvelle méthode de séparation des photons uniques des amas. La nouvelle méthode permet aux chercheurs de mieux contrôler les interactions au niveau moléculaire. En particulier, de nombreux chercheurs considèrent le tri des structures de photons uniques parmi plusieurs comme une étape cruciale vers l'utilisation de cette technologie pour alimenter les superordinateurs du monde et bien plus encore. Voici ce que vous devez savoir.

Une équipe de recherche de l'Université de Bâle, en Suisse, a présenté cette semaine une nouvelle méthode de séparation des photons uniques des amas. La nouvelle méthode permet aux chercheurs de mieux contrôler les interactions au niveau moléculaire. En particulier, de nombreux chercheurs considèrent le tri des structures de photons uniques parmi plusieurs comme une étape cruciale vers l'utilisation de cette technologie pour alimenter les superordinateurs du monde et bien plus encore. Voici ce que vous devez savoir.

Étude Tamis

Les ingénieurs ont cherché à démontrer comment un appareil Sifter pouvait accomplir cette tâche de manière fiable et efficace. Le système intègre un émetteur quantique qui permet la création d'un atome unidimensionnel appelé point quantique. Il est intéressant de noter que l’étude examine comment un mécanisme de tamisage canalise les photons pour les séparer selon qu’ils sont seuls ou connectés à d’autres photons. Pour accomplir cette tâche, l'équipe a apporté quelques modifications au modèle Jaynes-Cummings.

Variations du modèle Jaynes-Cummings

Le modèle Jaynes-Cummings contribue à façonner l’optique quantique depuis plus de soixante ans. Edwin Jaynes et Frank Cummings l'ont montré pour la première fois au monde en 1963, et depuis lors, il est devenu vital pour le secteur. Ce modèle a notamment permis aux chercheurs de mieux comprendre les interactions lumière-matière, notamment la manière dont un atome à deux niveaux interagit avec un champ électromagnétique quantifié. Ces facteurs ont rendu le modèle Jaynes-Cummings idéal pour la création de nouvelles formules.

Le modèle Jaynes-Cumming présentait certains inconvénients que les chercheurs devaient surmonter pour l'étude. L'équipe a découvert que le modèle rendait difficile l'identification du pic d'efficacité de couplage (facteur ?) et du faible moment de déphasage. En tant que tel, ils ont créé une variante qui exploite les points quantiques pour obtenir des capacités supplémentaires.

Test de la théorie du Sifter

La première étape pour tester la théorie du tamis a été de créer un point quantique semi-conducteur. Ce photon monocouche représentait un atome unidimensionnel, qui était ensuite placé dans une microcavité. Cette microcavité avait des parois intérieures réfléchissantes et était laissée ouverte pour pouvoir être réglée, permettant aux ingénieurs d'ajuster ? et d'autres facteurs.

Laser

Un laser faible a été utilisé conjointement avec un îlot de semi-conducteurs de 20 nm de large pour cibler les parois réfléchissantes de la microcavité. Pour l’étude, le laser a été focalisé sur les parois partiellement transparentes de la cavité avant d’être activé via une séparation à deux miroirs. La lumière réfractée a ensuite été dirigée vers un séparateur de faisceau doté de plaques demi-onde orientées spécifiquement pour séparer les photons. De plus, le séparateur de faisceau a été conçu pour être sensible à la polarisation, ce qui l'a également aidé à filtrer plus efficacement.

Notamment, le séparateur dirigeait automatiquement les photons uniques vers un port distinct des clusters multi-photons. De plus, le système a mesuré le nombre de photons interagissant avec le point quantique pour déterminer le véritable état de l’énergie. Les points quantiques sont idéaux pour cette tâche car ils absorbent les photons et émettent de la lumière en fonction des différentes interactions.

Résultats

Les chercheurs ont découvert que le tamis séparait avec précision les photons uniques des amas. L'étude a également démontré que les ingénieurs pouvaient atteindre une extinction de 99,2 % en transmission en utilisant un laser faible. De plus, les nouvelles données ont révélé des résultats intéressants, notamment des fonctions de corrélation de second ordre.

Impressionnant, le tamis permet de séparer et de mesurer avec précision la quantité de photons traversant le mécanisme. Cette capacité ouvrira de nouvelles opportunités à l'avenir, car la possibilité de confirmer le regroupement de photons, de séparer les photons en fonction de leur état et de mieux surveiller les niveaux d'excitation des photons sont autant d'étapes cruciales pour utiliser un jour cette technologie pour alimenter les ordinateurs de nouvelle génération et plus encore.

Cas d'utilisation potentiel

Il existe de nombreux cas d’utilisation potentiels de cette technologie. Le principal domaine d’intérêt de cette technologie réside dans la création de nouvelles portes logiques photoniques. La logique quantique joue un rôle essentiel dans les ordinateurs quantiques ultra-rapides d'aujourd'hui. Cependant, il a été difficile de créer jusqu’à présent des portes logiques photoniques informatiques quantiques 100 % optiques, car la science n’était pas suffisamment fiable. Cette dernière étude ouvre la porte à ce que ces systèmes puissent enfin avancer.

Avantages du tamis à photons

L'étude du tamis à photons révèle plusieurs avantages. D’une part, cette technologie aidera les chercheurs à mieux comprendre la lumière et la façon dont elle interagit avec le monde sur la base d’un photon unique. Ce niveau de surveillance approfondie n’était pas disponible auparavant. En tant que tel, nombreux sont ceux qui pensent que cette avancée aidera l’humanité à mieux exploiter la puissance et la vitesse de la lumière pour le meilleur de tous.

Contrôle des statistiques de photons

Cette recherche offre un autre avantage dans la mesure où c'est la première fois qu'un moyen fiable de trier les photons jusqu'à leur élément unique est développé. Cette capacité permettra aux ingénieurs de créer des dispositifs capables de déterminer des états tels qu'un regroupement fort à un antigroupement pour accomplir des tâches telles que la conversion de la lumière en énergie à un niveau de photon unique, garantissant ainsi une nouvelle ère d'efficacité.

Chercheurs

Les chercheurs à l'origine du projet étaient dirigés par Richard Warburton de l'Université de Bâle, en Suisse. L’équipe a démontré avec succès sa méthode de tamisage de photons et cherche désormais à étendre ses recherches dans les mois à venir. Leurs travaux s'appuient sur des décennies d'études quantiques et contribueront à alimenter le prochain chapitre de la recherche quantique.

Deux entreprises qui peuvent en bénéficier

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