Если квантовые компьютеры реализуют их потенциал, то они могут привести к новой эре в создании ультрабезопасных и надёжных сетей, в развитии искусственного интеллекта и в прикладных исследованиях (таких как, например, разработка новых лечебных препаратов) и будет в состоянии решать определенные задачи гораздо быстрее, чем традиционные классические компьютеры. Многочисленные формы квантового компьютера основаны на фотонах и их запутанности (хотя далеко не все,  другие основаны, например, на ядерных вращениях, конденсатах Бозе-Эйнштейна или других физических явлениях).

Однако, трудно создать требующие определённой последовательности – лучеделители и другую оптику для запутанных фотонов, для обеспечения процессов, происходящих в квантовых компьютерах. В последние несколько лет, были разработаны метаповерхностные/metasurface линзы, которые могут заменить оптику в классических оптических системах. При этом, возникает интригующая возможность – metasurface оптика может упростить квантовые оптические устройства.

Фото: Lannon Harley, ANU

На фото Kai Wang держит образец, содержащий несколько metasurface объективов. Такие объективы могут работать в режиме включения/выключения («on-off») и отображать данные о поляризации фотонов, их амплитуде, фазе, согласованности и запутанности.

Международная команда, во главе с исследователями австралийского национального университета (Australian National University – ANU; Canberra, Australia), создала небольшой объектив на основе оптических метаповерхностей/metasurfaces, который направлен на облегчение связей между квантовыми компьютерами и волоконно-оптическими сетями. В команду исследователей входят также представители Университета Нового Южного Уэльса (New South Wales, Canberra, Australia), Бристольского университета (University of Bristol, England), Национального центрального университета Тайваня (National Central University, Jhongli, Taiwan), Окриджской национальной лаборатории (Oak Ridge National Laboratory, Oak Ridge, TN) и технологического университета Сиднея (University of Technology Sydney, Ultimo, Australia).

Линза изготовлена из поликристаллического кремния толщиной 792-нм на стекле. Кремний имеет вид прямоугольной колонны (см. рисунок).

«Объектив на основе метаповерхности очень прозрачен и позволяет обеспечивать эффективную передачу и получение информации, закодированной в квантовом свете», отметил профессор ANU Андрей Сухоруков.