USC-onderzoekers ontwikkelen kwantumoptisch filter om kwantumverstrengeling te bevorderen

Onderzoekers van de USC Viterbi Ming Hsieh Department of Electrical and Computer Engineering, samen met de School of Advanced Computing, hebben een optisch filter ontwikkeld dat kwantumverstrengeling kan isoleren en behouden. Deze ontwikkeling, gepubliceerd in *Science*, zal naar verwachting de kwantumtechnologieën die worden gebruikt in computing, communicatie en sensing aanzienlijk verbeteren. Het filter is gemaakt van met laser geschreven glazen lichtkanalen (golfgeleiders) die ongewenste componenten uit het licht verwijderen, terwijl de kwantumcorrelaties die nodig zijn voor verstrengeling behouden blijven. Volgens Mahmoud A. Selim, een afgestudeerde student aan USC, verfijnt het filter kwantumverstrengeling van een lawaaierige toestand, waarbij de kwantumkern intact blijft en tegelijkertijd vreemde elementen worden geëlimineerd. Het filter maakt gebruik van anti-pariteit-tijd (APT) symmetrie om licht op nieuwe manieren te manipuleren. Door APT-symmetrie te integreren in een netwerk van optische golfgeleiders, vond het team een manier om actief ruis weg te filteren, waardoor het systeem naar een stabiele verstrengelde toestand wordt geleid. Senior auteur Mercedeh Khajavikhan merkte op dat dit onderzoek het potentieel aantoont van niet-Hermitische fysica en open kwantumsystemen als hulpmiddelen in het kwantumrijk. Tests met enkele fotonen en verstrengelde fotonparen bevestigden het vermogen van het filter om gewenste verstrengelde toestanden te herstellen met een nauwkeurigheid van meer dan 99%. Deze vooruitgang heeft brede implicaties voor kwantumcomputing, kwantumcommunicatie en kwantumsensing. Het vermogen om dit optische filter te schalen en te integreren in bestaande kwantumsystemen zou verschillende industrieën radicaal kunnen veranderen en kwantumtechnologieën in alledaagse toepassingen kunnen integreren.