Investigadores de la Universidad Estatal de Louisiana han introducido una tecnología cuántica inteligente para la corrección de modo espacial de fotones individuales. En un artículo que aparece en la portada de la edición de marzo de 2021 de Tecnologías cuánticas avanzadas , los autores explotan las características de autoaprendizaje y autoevolución de las redes neuronales artificiales para corregir el perfil espacial distorsionado de fotones individuales.

Los autores, Doctor. candidato Narayan Bhusal, investigador postdoctoral Chenglong You, estudiante de posgrado Mingyuan Hong, estudiante de pregrado Joshua Fabre, y el profesor asistente Omar S. Magaña-Loaiza de LSU — junto con los colaboradores Sanjaya Lohani, Erin M. Knutson, y Ryan T. Glasser de la Universidad de Tulane y Pengcheng Zhao de la Universidad de Ciencia y Tecnología de Qingdao:informan sobre el potencial de la inteligencia artificial para corregir los modos espaciales a nivel de fotón único.

"La distorsión de fase aleatoria es uno de los mayores desafíos en el uso de modos espaciales de luz en una amplia variedad de tecnologías cuánticas, como la comunicación cuántica, criptografía cuántica, y detección cuántica, ", dijo Bhusal." En este documento, utilizamos neuronas artificiales para corregir modos espaciales distorsionados de luz en el nivel de un solo fotón. Nuestro método es extraordinariamente eficaz y rápido en comparación con las técnicas convencionales. Este es un desarrollo emocionante para el futuro de las tecnologías cuánticas en el espacio libre ".

La técnica recientemente desarrollada aumenta la capacidad de canal de los protocolos de comunicación óptica que se basan en fotones estructurados.

"Un objetivo importante del Quantum Photonics Group en LSU es desarrollar tecnologías cuánticas robustas que funcionen en condiciones realistas, ", dijo Magaña-Loaiza." Esta tecnología cuántica inteligente demuestra la posibilidad de codificar múltiples bits de información en un solo fotón en protocolos de comunicación realistas afectados por turbulencias atmosféricas. Nuestra técnica tiene enormes implicaciones para la comunicación óptica y la criptografía cuántica. Ahora estamos explorando caminos para implementar nuestro esquema de aprendizaje automático en la Iniciativa de Red Óptica de Louisiana (LONI) para hacerlo inteligente, seguro, y cuántica ".

La Oficina de Investigación del Ejército de EE. UU. Está apoyando la investigación de Magaña-Loaiza en un proyecto titulado "Detección cuántica, Imágenes, y Metrología utilizando Momento Angular Orbital Multipartito ".

"Todavía estamos en las etapas bastante tempranas para comprender el potencial de las técnicas de aprendizaje automático para desempeñar un papel en la ciencia de la información cuántica". "dijo la Dra. Sara Gamble, gerente de programa en la Oficina de Investigación del Ejército, un elemento de DEVCOM ARL. "El resultado del equipo es un gran paso adelante en el desarrollo de este entendimiento, y tiene el potencial de mejorar en última instancia las capacidades de detección y comunicación del Ejército en el campo de batalla ".