Dado que la revolución digital se ha convertido en algo habitual, La computación cuántica y la comunicación cuántica están aumentando en la conciencia del campo. Las tecnologías de medición mejoradas habilitadas por los fenómenos cuánticos, y la posibilidad de progreso científico utilizando nuevos métodos, son de especial interés para los investigadores de todo el mundo.

Recientemente, dos investigadores de la Universidad de Tampere, El profesor asistente Robert Fickler y el investigador de doctorado Markus Hiekkamäki, demostraron que la interferencia de dos fotones se puede controlar de una manera casi perfecta utilizando la forma espacial del fotón. Sus hallazgos fueron publicados recientemente en la prestigiosa revista Cartas de revisión física.

"Nuestro informe muestra cómo se puede utilizar un método complejo de modelado de luz para hacer que dos cuantos de luz interfieran entre sí de una manera novedosa y fácilmente sintonizable, "explica Markus Hiekkamäki.

Los fotones individuales (unidades de luz) pueden tener formas muy complejas que se sabe que son beneficiosas para las tecnologías cuánticas, como la criptografía cuántica, mediciones supersensibles, o tareas computacionales mejoradas cuánticamente. Para hacer uso de estos llamados fotones estructurados, es fundamental hacer que interfieran con otros fotones.

"Una tarea crucial en esencialmente todas las aplicaciones de la tecnología cuántica es mejorar la capacidad de manipular los estados cuánticos de una manera más compleja y confiable. En tecnologías cuánticas fotónicas, esta tarea implica cambiar las propiedades de un solo fotón, así como interferir varios fotones entre sí ", dice Robert Fickler, quien lidera el grupo de Óptica Cuántica Experimental de la universidad.

La óptica lineal aporta soluciones prometedoras a las comunicaciones cuánticas

El desarrollo demostrado es especialmente interesante desde el punto de vista de la ciencia de la información cuántica de alta dimensión, donde se utiliza más de un bit de información cuántica por portadora. Estos estados cuánticos más complejos no solo permiten la codificación de más información en un solo fotón, sino que también se sabe que son más resistentes al ruido en varios entornos.

El método presentado por el dúo de investigadores es prometedor para la construcción de nuevos tipos de redes ópticas lineales. Esto allana el camino para nuevos esquemas de computación fotónica mejorada cuántica.

"Nuestra demostración experimental de agrupar dos fotones en múltiples formas espaciales complejas es el siguiente paso crucial para aplicar fotones estructurados a diversas tareas metrológicas e informativas cuánticas". "continúa Markus Hiekkamäki.

Los investigadores ahora apuntan a utilizar el método para desarrollar nuevas técnicas de detección mejoradas cuánticamente, mientras se exploran estructuras espaciales más complejas de fotones y se desarrollan nuevos enfoques para sistemas computacionales que utilizan estados cuánticos.

"Esperamos que estos resultados inspiren más investigación sobre los límites fundamentales de la conformación de fotones. Nuestros hallazgos también podrían desencadenar el desarrollo de nuevas tecnologías cuánticas". p.ej. comunicación cuántica mejorada tolerante al ruido o esquemas innovadores de computación cuántica, que se benefician de estos estados cuánticos fotónicos de alta dimensión, "añade Robert Fickler.