Наука и технологии
Квантовые состояния удалось синтезировать через 20 метров многомодового волокна
Публикация:
Исследователи показали, что пространственные состояния одиночных фотонов можно программируемо формировать после прохождения 20-метрового многомодового оптоволокна. В эксперименте использовали фотоны от атомов рубидия и получили точность операций выше 92,5% для состояний размерности до семи.
В статье, опубликованной 18 октября в npj Quantum Information, физики описали синтез высокоразмерных пространственных состояний фотонов после прохождения 20-метрового многомодового волокна. Такие состояния кодируют квантовую информацию в нескольких пространственных модах, а не только в двух вариантах кубита.
Для эксперимента команда использовала heralded single photons, полученные от тёплого ансамбля атомов 87Rb. После передачи по волокну исследователи применяли цифровое оптическое фазовое сопряжение, чтобы формировать заданные пространственные состояния и выполнять операции, включая обобщённые операторы Паули и квантовое преобразование Фурье.
Авторы сообщают о точности обработки выше 92,5(4)% для размерностей до d=7. Работа адресует искажения, возникающие при распространении света в многомодовом волокне: его моды проходят путь с разными задержками, что обычно затрудняет сохранение требуемого состояния. Результат получен в лабораторной демонстрации, а не в действующей сети связи.
Эксперимент показывает возможность настраивать квантовые операции после передачи фотонов по реальному многомодовому волокну. Дистанция в 20 метров сама по себе не подтверждает масштабирование до городских или магистральных линий: для этого отдельно потребуются проверки потерь, стабильности и работы на существенно больших расстояниях.