Neues Paper der Forschungsgruppe Peschel veröffentlicht
Wie zeitliche synthetische Dimensionen den Weg zu einer effizienten Quanteninformationsverarbeitung ebnen können.
Illustration of entangled state preparation and quantum interference with the coupled fibre-loop system.
Meldung vom:
Experimental setup
Foto: Prof. Dr. Ulf PeschelQuantenzustandsverarbeitung durch kontrollierbare synthetische temporale photonische Netze
Quantenwanderungen auf photonischen Plattformen stellen einen physikalisch reichhaltigen Rahmen für Quantenmessungen, Simulationen und universelle Berechnungen dar. Die dynamische Rekonfigurierbarkeit photonischer Schaltkreise ist der Schlüssel zur Steuerung des Walks und zur Nutzung seines vollen Potenzials. Universelle Quantenverarbeitungssysteme, die auf der Zeit-Bin-Kodierung in Gated-Faserschleifen basieren, wurden zwar vorgeschlagen, aber noch nicht demonstriert, was hauptsächlich auf die Ineffizienz der Gates zurückzuführen ist. Hier stellen wir einen skalierbaren Quantenprozessor vor, der auf der zeitdiskreten Quantenwanderung von zeitlich verschränkten Photonenpaaren auf synthetischen temporalen photonischen Gittern basiert und in einem gekoppelten Faserschleifensystem implementiert ist. Wir nutzen dieses Schema zur Pfadoptimierung von Quantenzustandsoperationen, einschließlich der Erzeugung von zwei- und vierstufiger Zeitverschränkung und der entsprechenden Zwei-Photonen-Interferenz. Das Design des programmierbaren temporalen photonischen Gitters ermöglichte es uns, die Dynamik des Weges zu kontrollieren, was zu einer Erhöhung der Koinzidenzzahlen und Quanteninterferenzmessungen führte, ohne dass eine Nachselektion erforderlich war. Unsere Ergebnisse zeigen, wie zeitliche synthetische Dimensionen den Weg zu einer effizienten Quanteninformationsverarbeitung ebnen können, einschließlich Quantenphasenschätzung, Boson-Sampling und der Realisierung topologischer Materiephasen für hochdimensionale Quantensysteme in einem kostengünstigen, skalierbaren und robusten faserbasierten Aufbau.
M. Monika, F. Nosrati, A. George, S. Sciara, R. Fazili, A. L. M. Muniz, A. Bisianov, R. Lo Franco, W. J. Munro, M. Chemnitz, U. Peschel, und R. Morandotti, “Quantum state processing through controllable synthetic temporal photonic lattices” Nat. Photon. (2024).