Los científicos revelan una innovadora detección cuántica óptica

Investigadores de la Universidad de Paderborn han desarrollado un nuevo método para el análisis de estados cuánticos ópticos con detección homodina, que supone un avance significativo en la tecnología de la computación cuántica. (Concepto del artista). Crédito: SciTechDaily.com

Investigadores de la Universidad de Paderborn han utilizado un nuevo método para determinar las características de los estados cuánticos ópticos, es decir, basados ​​en la luz. Por primera vez, están utilizando ciertos un fotón detectores (dispositivos que pueden detectar partículas de luz individuales) para la llamada detección homodina.

La capacidad de caracterizar estados cuánticos ópticos convierte al método en una herramienta esencial para el procesamiento de información cuántica. Un conocimiento preciso de las características es importante para su uso, por ejemplo, en la computación cuántica. Los resultados se han publicado ahora en la revista especializada. Óptica Cuántica.

«La detección homodina es un método utilizado frecuentemente en óptica cuántica para investigar la naturaleza ondulatoria de los estados cuánticos ópticos», explica Timon Schapeler del grupo de trabajo de Óptica Cuántica Mesoscópica de Paderborn en el Departamento de Física. Junto con el Dr. Maximilian Protte, utilizó este método para investigar las llamadas variables continuas de los estados cuánticos ópticos. Esto implica las propiedades variables de las ondas de luz. Estos pueden ser, por ejemplo, la amplitud o la fase, es decir, el comportamiento de la oscilación de la onda, que son importantes, entre otras cosas, para la manipulación selectiva de la luz.

Aviso en detección de fotones

Por primera vez, los físicos utilizaron detectores de fotón único de nanocables superconductores para realizar mediciones, actualmente los dispositivos de conteo de fotones más rápidos. Con su sistema experimental especial, los dos científicos demostraron que un detector homodino con detectores superconductores de fotón único tiene una respuesta lineal al flujo de fotones de entrada. Traducido, esto significa que la señal medida es proporcional a la señal de entrada.

“En principio, la integración de detectores superconductores de fotón único aporta muchas ventajas en el campo de las variables continuas, entre ellas la estabilidad de fase intrínseca. Estos sistemas también tienen una eficiencia de detección en chip de casi el 100 por ciento. Esto significa que no se pierden partículas durante la detección. Nuestros resultados pueden permitir el desarrollo de detectores homodinos altamente eficientes con detectores sensibles a un solo fotón”, afirma Schapeler.

Trabajar con variables continuas de luz abre nuevas y apasionantes posibilidades en el procesamiento de información cuántica más allá de los qubits, las unidades informáticas habituales de los ordenadores cuánticos.

Referencia: «Detección homodina equilibrada de bajo ruido con detectores de fotón único de nanocables superconductores» por Timon Schapeler, Tim J. Bartley, Maximilian Protte y Jan Sperling, 24 de febrero de 2024. Óptica Cuántica.
DOI: doi:10.1364/OPTICAQ.502201