Formas complexas de fótons para impulsionar futuras tecnologias quânticas

 Caros Leitores;

Imagem conceitual do método usado para manipular as estruturas espaciais de fótons usando múltiplas modulações consecutivas sem perdas. Crédito: Markus Hiekkamäki / Tampere University

À medida que a revolução digital se tornou dominante, a computação quântica e a comunicação quântica estão crescendo na consciência do campo. As tecnologias aprimoradas de medição possibilitadas pelos fenômenos quânticos e a possibilidade de progresso científico usando novos métodos são de particular interesse para pesquisadores de todo o mundo.

Recentemente, dois pesquisadores da Universidade de Tampere, o professor assistente Robert Fickler e o pesquisador doutorado Markus Hiekkamäki, demonstraram que a interferência de dois fótons pode ser controlada de maneira quase perfeita usando a forma espacial do fóton. Suas descobertas foram publicadas recentemente na prestigiosa revista Physical Review Letters.

"Nosso relatório mostra como um método complexo de modelagem de luz pode ser usado para fazer dois quanta de luz interferirem um com o outro de uma maneira nova e facilmente ajustável", explica Markus Hiekkamäki.

Fótons únicos (unidades de luz) podem ter formas altamente complexas que são conhecidas por serem benéficas para tecnologias quânticas, como criptografia quântica, medições super-sensíveis ou tarefas computacionais aprimoradas quânticas. Para fazer uso desses chamados fótons estruturados, é crucial fazer com que eles interfiram com outros fótons.

"Uma tarefa crucial em essencialmente todas as aplicações tecnológicas quânticas é melhorar a capacidade de manipular estados quânticos de uma forma mais complexa e confiável. Em tecnologias quânticas fotônicas, essa tarefa envolve alterar as propriedades de um único fóton, bem como interferir em vários fótons entre si ; " diz Robert Fickler, que lidera o grupo Experimental Quantum Optics na universidade.

A ótica linear traz soluções promissoras para comunicações quânticas

O desenvolvimento demonstrado é especialmente interessante do ponto de vista da ciência da informação quântica de alta dimensão, onde mais de um único bit de informação quântica é usado por portadora. Esses estados quânticos mais complexos não apenas permitem a codificação de mais informações em um único fóton, mas também são conhecidos por serem mais resistentes a ruídos em vários ambientes.

O método apresentado pela dupla de pesquisadores é promissor para a construção de novos tipos de redes ópticas lineares. Isso abre caminho para novos esquemas de computação fotônica aprimorada por quantum.

"Nossa demonstração experimental de agrupar dois fótons em múltiplas formas espaciais complexas é um próximo passo crucial para a aplicação de fótons estruturados a várias tarefas metrológicas quânticas e informativas", continua Markus Hiekkamäki.

Os pesquisadores agora pretendem utilizar o método para desenvolver novas técnicas de sensoriamento quântico, enquanto exploram estruturas espaciais mais complexas de fótons e desenvolvem novas abordagens para sistemas computacionais usando estados quânticos.

"Esperamos que esses resultados inspirem mais pesquisas sobre os limites fundamentais da formação de fótons. Nossas descobertas também podem desencadear o desenvolvimento de novas tecnologias quânticas, por exemplo, comunicação quântica tolerante a ruído aprimorada ou esquemas de computação quântica inovadores, que se beneficiam de tais sistemas fotônicos de alta dimensão estados quânticos ", acrescenta Robert Fickler.

Mais informações: Markus Hiekkamäki et al, High-Dimensional Two-Photon Interference Effects in Spatial Modes, Physical Review Letters (2021). DOI: 10.1103 / PhysRevLett.126.123601

Informações do periódico: cartas de revisão física

Fornecido pela Universidade de Tampere

Fonte: Phys News /  pela Universidade de Tampere / 22-07-2021 

https://phys.org/news/2021-05-complex-photons-boost-future-quantum.html   

Obrigado pela sua visita e volte sempre!

                      

HélioR.M.Cabral (Economista, Escritor e Divulgador de conteúdos da Astronomia, Astrofísica, Astrobiologia e Climatologia).Participou do curso (EAD) de Astrofísica, concluído em 2020, pela Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC).

Autor do livro: “Conhecendo o Sol e outras Estrelas”.

Acompanha e divulga os conteúdos científicos da NASA (National Aeronautics and Space Administration), ESA (European Space Agency) e outras organizações científicas e tecnológicas.

Participa do projeto S`CoolGroundObservation (Observações de Nuvens) que é integrado ao Projeto CERES (CloudsandEarth´sRadiant Energy System) administrado pela NASA.A partir de 2019, tornou-se membro da Sociedade Astronômica Brasileira (SAB), como astrônomo amador.

Participa também do projeto The GlobeProgram / NASA GlobeCloud, um Programa de Ciência e Educação Worldwide, que também tem o objetivo de monitorar o Clima em toda a Terra. Este projeto é patrocinado pela NASA e National Science Fundation (NSF), e apoiado pela NationalOceanicandAtmosphericAdministration (NOAA) e U.S DepartmentofState.

e-mail: heliocabral@coseno.com.br

Page: http://pesqciencias.blogspot.com.br

Page: http://livroseducacionais.blogspot.com.br