Đột phá chip siêu mỏng của Harvard thiết lập tiêu chuẩn mới cho quang học lượng tử

Các nhà nghiên cứu tại Đại học Harvard, do Giáo sư Federico Capasso dẫn đầu, đã phát triển một thiết bị quang học siêu mỏng đột phá gọi là metasurface, có khả năng thực hiện các phép toán lượng tử phức tạp trước đây đòi hỏi nhiều thành phần cồng kềnh. Con chip phẳng duy nhất này thay thế cho các hệ thống truyền thống bao gồm ống kính, gương và bộ chia chùm tia được sử dụng để điều khiển và rối lượng tử các photon — những hạt quan trọng trong tính toán và mạng lượng tử. Bằng cách thu nhỏ toàn bộ hệ thống quang học thành một metasurface ổn định và bền vững, nhóm nghiên cứu đã giải quyết một thách thức lớn về khả năng mở rộng trong xử lý thông tin lượng tử dựa trên photon. Quy trình thiết kế mới mẻ là yếu tố then chốt cho bước đột phá này, sử dụng lý thuyết đồ thị để ánh xạ các đường giao thoa phức tạp của các trạng thái lượng tử đa photon lên các mẫu nano trên metasurface. Cách tiếp cận này thống nhất thiết kế metasurface với việc tạo ra trạng thái lượng tử, cho phép xây dựng chính xác và có hệ thống các thiết bị được tùy chỉnh cho các nhiệm vụ lượng tử cụ thể. Thiết kế đơn khối của metasurface giảm thiểu tổn thất quang học và độ nhạy với môi trường, đồng thời việc chế tạo bằng các kỹ thuật công nghiệp bán dẫn hứa hẹn sản xuất hiệu quả về chi phí và có thể tái sản xuất. Ngoài tính toán lượng tử, công nghệ này còn có tiềm năng ứng dụng trong...