Квантовый структурированный свет может преобразовать защищённую связь и вычисления
Инженерия многомерных квантовых состояний света (qudits) позволяет значительно увеличить объём информации на фотон, повышая безопасность связи, эффективность вычислений и чувствительность сенсоров
Short Summary
Международная команда учёных, включая исследователей из Автономного университета Барселоны (UAB), опубликовала в Nature Photonics обзор, посвящённый быстро развивающейся области квантового структурированного света. Этот подход объединяет квантовую информатику с контролируемыми паттернами света в пространстве и времени, создавая фотоны, способные нести информацию в многомерных состояниях (qudits), что значительно расширяет возможности по сравнению с традиционными двумерными кубитами.
В квантовой коммуникации многомерные фотоны повышают безопасность, позволяя упаковывать больше информации в одну частицу, увеличивают пропускную способность и устойчивость к ошибкам и шуму. В квантовых вычислениях структурированный свет упрощает схемы, ускоряет обработку и позволяет создавать сложные состояния для моделирования. Достижения также касаются сенсорики и визуализации: разработаны голографический квантовый микроскоп для биологических образцов и высокочувствительные сенсоры на квантовых корреляциях.
За 20 лет область прошла путь от научного любопытства до практических технологий: созданы компактные on-chip источники структурированного света. Несмотря на прогресс, остаются вызовы, такие как ограниченная дальность передачи. Исследователи считают, что сейчас наступает переломный момент, когда открытия начинают превращаться в реальные приложения, подкреплённые международным сотрудничеством и такими инициативами, как Каталонская квантовая академия (CQA).
Переход от кубитов к кудитам
Структурированный свет позволяет создавать высокоразмерные квантовые состояния (qudits), где каждый фотон кодирует информацию в нескольких степенях свободы (поляризация, пространственные моды, частота), что значительно увеличивает информационную ёмкость и функциональность
Прорывы в коммуникации и вычислениях
Многомерные фотоны повышают безопасность и пропускную способность квантовой связи, а в вычислениях — упрощают схемы и ускоряют обработку, обеспечивая создание сложных состояний для симуляций
Достижения в визуализации и сенсорике
Разработаны новые инструменты, такие как голографический квантовый микроскоп для получения изображений хрупких биологических образцов, и созданы высокочувствительные сенсоры, использующие квантовые корреляции
Переход к практическим технологиям
За два десятилетия область эволюционировала от фундаментальных экспериментов к созданию компактных и эффективных on-chip источников структурированного света, что знаменует поворотный момент для внедрения в реальные системы связи, вычислений и измерений
Text generated using AI
