השדה של אופטיקאות קוונטיות ראה התקדמות יוצאת דופן עם התפתחות של תהליכים אופטיים לא ליניאריים, במיוחד ביצירת זוגות פוטונים מסובכים.תהליכים אלה הם יסוד לתקשורת קוונטית, מחשוב, וקריפטוגרפיה, המאפשרים העברת מידע מאובטח ורשתות קוונטיות.

הבנה של תהליכים אופטיים לא ליניאריים

אופטיקה לא ליניארית מתרחשת כאשר התגובה של חומר לאור תלויה באופן לא ליניארי על עוצמת האירוע photons.זה מוביל לתופעות כגון הדור השני-קולוני, דור ⁇ , ופרקטיקות ספונטניות למטה-conversion (SPDC). בין אלה, SPDC משמש בעיקר לייצור זוגות פוטוניים סבוכים.

תפקיד SPDC לייצר פוטונים מורכבים

parametric down-conversion כרוך משאבה באנרגיה גבוהה עובר דרך גביש לא ליניארי, שבו הוא לעתים מחולק לשני פוטונים אנרגיה נמוכה יותר הנקראים אות ו-idler. אלה photons מקושרים באופן טבעי באמצעות סבך קוונטי, שיתוף תכונות כגון קיטוב, תדירות, או מומנטום.

סוגים של אינטגרציה

  • (ב) ,0) ,התמדה: ⁇ 1 (ב) , ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ).
  • (ב) ,0) , ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
  • (ב) ,0) ,Time-bin-bin , תצלום: 1 phove; phons תואמים את זמני ההגעה שלהם.

היכולת ליצור סוגים שונים של סבך תלויה הפרמטרים של תהליכים לא ליניאריים ותנאים של התאמה בשלב בקריסטל.

השפעה על טכנולוגיות קוונטיות

זוגות פוטונים מסובכים המיוצרים באמצעות תהליכים אופטיים לא ליניאריים הם קריטיים עבור הפצה של מפתח קוונטי (QKD), טלגרף קוונטי, מחשוב קוונטי. בהירות גבוהה שלהם ושליטה להפוך אותם אידיאליים ליישום מעשי של רשתות קוונטיות.

קידום ואתגרים

שיפורים אחרונים כוללים את הפיתוח של שבבים פוטוניים משולבים המשלבים חומרים לא ליניאריים, המאפשרים מקורות מדרגיים וקומפקטיים של פוטונים מבוכים.עם זאת, אתגרים נשארים, כגון שיפור היעילות של הדור של זוג פוטונים, צמצום רעש, והשגת נאמנות סבך גבוה יותר.

מסקנה

תהליכים אופטיים לא ליניאריים, במיוחד פרמטריים ספונטניים של הסגירה, שינו את הנוף של אופטיקה קוונטית על ידי מתן מקורות אמינים של זוגות פוטונים מסובכים.המשך מחקר בתחום זה מבטיח להאיץ את הפיתוח של טכנולוגיות קוונטיות, פתיחת גבולות חדשים באבטחת תקשורת ועיבוד מידע קוונטי.