一项最近的研究揭示了创新解决方案，这些方案可能会导致以简单而有效的方式处理量子信息的有效系统。研究人员提出了一种独特的光子状态操控方法，进一步增强了对光子传播方式的控制。这种增强的控制不仅提高了光子巧合检测的能力，还提高了系统的整体效率。
在国家科学研究所（INRS）取得的突破涉及一种合成光子晶格，该晶格可以创建和管理光的量子状态，为各种应用带来了令人兴奋的可能性，从量子计算到安全的量子通信协议。
这项研究由INRS的罗伯托·莫兰多蒂教授领导，联合来自德国、意大利和日本的团队，开辟了建立有效处理量子信息系统的创新解决方案的途径。
最近在Nature Photonics上发表的发现，介绍了一种操控光子状态的新方法，增强了对光子传播方式的控制。这种新的控制机制有助于提高检测率并增加光子巧合，从而提高系统的效率。
意外特征
研究的核心是量子行走的原理。罗伯托·莫兰多蒂教授解释道：“在过去二十年中，量子计算的进展显著利用了量子行走，这提升了计算算法的速度和复杂性。”他的实验室在INRS能源材料电信研究中心内工作。
最近，科学界提出了合成光子网络的概念。“我们的工作利用合成光子维度，在基本层面探讨各种量子现象，使这些发现能够应用于量子技术，”莫兰多蒂团队的博士后研究员斯特凡尼亚·西亚拉表示，并指出她是该研究的共同作者。
虽然合成晶格在模拟某些效应（如相位时间对称性和光的超流动性）方面的能力已得到认可，但直到现在，尚未成功演示出一种能够处理量子状态的晶格。“尽管它们具有潜力，”她指出，“之前没有证明任何能够管理量子状态的合成光子晶格。”
这正是莫兰多蒂和他的团队通过发现一种时间合成光子晶格所取得的成就，该晶格能够利用简单光纤系统中的量子行走来创建和操控光的量子状态。
莫兰多蒂教授分享道：“我们的团队学会了如何利用合成光子晶格来处理量子信息，基于交织的高维光子的量子行走。该系统资源效率高，由与标准电信基础设施对齐的光纤设备组成。”
开创性的技术与广阔的机会
这一显著进展为简化通过量子行走进行量子信息处理的合成光子晶格的应用铺平了道路。
罗伯托·莫兰多蒂指出：“我们的方法有两个主要特点：它有助于更好地控制量子行走在时间域的发展，并能够同时操作经典和纠缠光子。这一发现为开发使用电信准备用建筑的先进量子计算和信息协议奠定了基础，这些建筑能够与微处理器芯片集成。”
与量子信息处理相关的多个基础物理学分支有望从这些研究人员的发现中受益，包括量子计算、量子计量学和安全量子通信。
斯特凡尼亚·西亚拉指出：“我们的系统完全基于现有电信中流行的光纤设备，并且能够很容易地与现有和未来的电信基础设施集成。该发现展示了高性能量子系统确实可以使用可获取的设备和技术实现。它还展示了利用量子网络进行个人数据安全传输的可行性。”
