La computación cuántica ha luchado durante mucho tiempo para generar fotones entrelazados de manera eficiente, pero un equipo de investigadores ha descubierto un método revolucionario mediante el uso de metasuperficies: estructuras planas diseñadas que controlan la luz. Al explotar estas metasuperficies, pueden generar y manipular fotones entrelazados de forma más fácil y compacta que nunca. El avance podría abrir la puerta a computadoras cuánticas más pequeñas y potentes e incluso allanar el camino para redes cuánticas que entreguen fotones entrelazados a múltiples usuarios.
Los científicos han encontrado una manera de utilizar metasuperficies para crear fotones entrelazados, simplificando la computación y las comunicaciones cuánticas. (Generando entrelazamiento multifotónico con diminutas metasuperficies).
El procesamiento de información cuántica se basa en el entrelazamiento de múltiples fotones para procesar grandes cantidades de datos. Sin embargo, cómo crear eficientemente estos fotones entrelazados sigue siendo un gran desafío. Los métodos tradicionales utilizan procesos ópticos cuánticos no lineales, que son difíciles de extender a una gran cantidad de fotones; o utilizan división de haz lineal e interferencia cuántica, que requieren dispositivos complejos y delicados y son propensos a pérdidas y diafonía.
Equipos de investigación de la Universidad de Pekín, la Universidad de Ciencia y Tecnología del Sur y la Universidad de Ciencia y Tecnología de China han logrado recientemente avances en este campo. Según la revista AdvancedPhotonicsNexus, han desarrollado una nueva tecnología utilizando metasuperficies: estructuras de ingeniería ultrafinas que pueden controlar con precisión la fase, la frecuencia y la polarización de la luz. Este método puede generar un entrelazamiento de múltiples fotones en la superficie de un solo elemento, lo que hace que el proceso sea más simple y eficiente.
Su método dirige múltiples fotones individuales desde diferentes ángulos hacia una superficie de elemento degradado especialmente diseñada. La metasuperficie manipula estos fotones para que interfieran de forma cuántica, creando estados de fotones entrelazados. Esta tecnología no sólo puede generar varios estados entrelazados, sino también fusionar múltiples pares de fotones entrelazados en grupos de fotones más grandes y complejos. Por lo tanto, se puede codificar más información cuántica en un espacio más pequeño, lo que podría impulsar el desarrollo de las tecnologías de comunicación y computación cuántica.
El profesor Gu Ying, autor correspondiente del informe, cree que este nuevo método proporciona una nueva perspectiva sobre el procesamiento de información cuántica: "Es como encontrar un atajo en un laberinto. En lugar de zigzaguear en un dispositivo óptico complejo, podemos usar una metasuperficie para hacer el trabajo. El proceso de creación y manipulación de fotones entrelazados se vuelve más simple y compacto. Es muy adecuado para construir pequeños dispositivos cuánticos que se pueden instalar en un chip, y es una excelente solución para futuras aplicaciones de comunicación y computación cuántica".
Con este nuevo método de generar entrelazamiento multifotónico, muchas aplicaciones cuánticas pueden resultar más fáciles de lograr. Por ejemplo, las metasuperficies se pueden utilizar para generar fotones entrelazados y entregarlos a múltiples usuarios, facilitando así el establecimiento de redes cuánticas. Además, las metasuperficies podrían servir como bloques de construcción para procesar más fotones, lo que podría hacer posible desarrollar computadoras cuánticas tan pequeñas como una computadora portátil. Las posibilidades son apasionantes y este estudio nos acerca un paso más a su realización.
Compilado de /scitechdaily