양자 컴퓨팅은 얽힌 광자를 효율적으로 생성하기 위해 오랫동안 노력해 왔지만, 연구진은 빛을 제어하는 평평하고 공학적인 구조인 메타표면을 활용하여 판도를 바꾸는 방법을 발견했습니다. 이러한 메타표면을 활용함으로써 이전보다 더 쉽고 컴팩트하게 얽힌 광자를 생성하고 조작할 수 있습니다. 이 획기적인 발전은 더 작고 더 강력한 양자 컴퓨터의 문을 열 수 있으며 심지어 얽힌 광자를 여러 사용자에게 전달하는 양자 네트워크의 길을 열 수도 있습니다.
과학자들은 메타표면을 사용하여 얽힌 광자를 생성하고 양자 컴퓨팅 및 통신을 단순화하는 방법을 찾았습니다. (작은 메타표면과 다광자 얽힘 생성)
양자 정보 처리는 대량의 데이터를 처리하기 위해 여러 광자의 얽힘에 의존합니다. 그러나 이러한 얽힌 광자를 효율적으로 생성하는 방법은 여전히 중요한 과제로 남아 있습니다. 전통적인 방법은 많은 수의 광자로 확장하기 어려운 양자 비선형 광학 프로세스를 사용합니다. 또는 복잡하고 섬세한 장치가 필요하고 손실 및 혼선이 발생하기 쉬운 선형 빔 분할 및 양자 간섭을 사용합니다.
북경대학교, 남부과학기술대학교, 중국 과학기술대학교의 연구팀은 최근 이 분야에서 획기적인 발전을 이루었습니다. AdvancedPhotonicsNexus 매거진에 따르면 그들은 빛의 위상, 주파수 및 편광을 정밀하게 제어할 수 있는 초박형 엔지니어링 구조인 메타표면을 사용하여 새로운 기술을 개발했습니다. 이 방법은 단일 요소 표면에서 다중 광자 얽힘을 생성하여 프로세스를 더 간단하고 효율적으로 만듭니다.
그들의 방법은 여러 각도의 여러 단일 광자를 특별히 설계된 그라데이션 요소 표면으로 향하게 합니다. 메타표면은 이러한 광자를 조작하여 양자 방식으로 간섭하여 얽힌 광자 상태를 생성합니다. 이 기술은 다양한 얽힌 상태를 생성할 수 있을 뿐만 아니라 여러 개의 얽힌 광자 쌍을 더 크고 복잡한 광자 그룹으로 융합할 수 있습니다. 따라서 더 작은 공간에 더 많은 양자 정보를 인코딩할 수 있어 잠재적으로 양자 컴퓨팅 및 통신 기술의 발전을 앞당길 수 있습니다.
보고서의 교신 저자인 Gu Ying 교수는 이 새로운 방법이 양자 정보 처리에 대한 새로운 관점을 제공한다고 믿습니다. "이는 마치 미로에서 지름길을 찾는 것과 같습니다. 복잡한 광학 장치에서 지그재그로 이동하는 대신 메타 표면을 사용하여 작업을 수행할 수 있습니다. 얽힌 광자를 생성하고 조작하는 프로세스가 더 간단하고 컴팩트해집니다. 이는 칩에 설치할 수 있는 작은 양자 장치를 구축하는 데 매우 적합하며 미래의 양자 컴퓨팅 및 통신 애플리케이션을 위한 탁월한 솔루션입니다."
다광자 얽힘을 생성하는 이 새로운 방법을 사용하면 많은 양자 응용 프로그램을 더 쉽게 달성할 수 있습니다. 예를 들어, 메타표면을 사용하여 얽힌 광자를 생성하고 이를 여러 사용자에게 전달함으로써 양자 네트워크 구축을 촉진할 수 있습니다. 또한, 메타표면은 더 많은 광자를 처리하기 위한 빌딩 블록 역할을 할 수 있어 잠재적으로 노트북만큼 작은 양자 컴퓨터를 개발하는 것이 가능해집니다. 가능성은 매우 흥미롭고, 이번 연구를 통해 우리는 그 가능성 실현에 한 걸음 더 다가갈 수 있게 되었습니다.
/scitechdaily에서 편집됨