Des chercheurs de la Louisiana State University ont introduit une technologie quantique intelligente pour la correction du mode spatial des photons uniques. Dans un article en couverture du numéro de mars 2021 de Technologies quantiques avancées , les auteurs exploitent les caractéristiques d'auto-apprentissage et d'auto-évolution des réseaux de neurones artificiels pour corriger le profil spatial déformé des photons uniques.

Les auteurs, doctorat candidat Narayan Bhusal, chercheur postdoctoral Chenglong You, étudiant diplômé Mingyuan Hong, étudiant de premier cycle Joshua Fabre, et professeur adjoint Omar S. Magaña-Loaiza de LSU—avec les collaborateurs Sanjaya Lohani, Erin M. Knutson, et Ryan T. Glasser de l'Université de Tulane et Pengcheng Zhao de l'Université des sciences et de la technologie de Qingdao - rapportent sur le potentiel de l'intelligence artificielle pour corriger les modes spatiaux au niveau du photon unique.

"La distorsion de phase aléatoire est l'un des plus grands défis de l'utilisation des modes spatiaux de la lumière dans une grande variété de technologies quantiques, comme la communication quantique, cryptographie quantique, et la détection quantique, " dit Bhusal. " Dans ce papier, nous utilisons des neurones artificiels pour corriger les modes spatiaux déformés de la lumière au niveau d'un seul photon. Notre méthode est remarquablement efficace et rapide par rapport aux techniques conventionnelles. Il s'agit d'un développement passionnant pour l'avenir des technologies quantiques en espace libre."

La technique nouvellement développée augmente la capacité de canal des protocoles de communication optique qui reposent sur des photons structurés.

"L'un des objectifs importants du groupe de photonique quantique de LSU est de développer des technologies quantiques robustes qui fonctionnent dans des conditions réalistes, " a déclaré Magaña-Loaiza. " Cette technologie quantique intelligente démontre la possibilité de coder plusieurs bits d'information dans un seul photon dans des protocoles de communication réalistes affectés par la turbulence atmosphérique. Notre technique a d'énormes implications pour la communication optique et la cryptographie quantique. Nous explorons maintenant des voies pour mettre en œuvre notre programme d'apprentissage automatique dans la Louisiana Optical Network Initiative (LONI) pour le rendre intelligent, sécurise, et quantique."

L'US Army Research Office soutient les recherches de Magaña-Loaiza sur un projet intitulé « Quantum Sensing, Imagerie, et la métrologie utilisant le moment angulaire orbital multipartite."

« Nous en sommes encore aux premiers stades de la compréhension du potentiel des techniques d'apprentissage automatique à jouer un rôle dans la science de l'information quantique, " a déclaré le Dr Sara Gamble, responsable de programme au bureau de recherche de l'armée, un élément de DEVCOM ARL. "Le résultat de l'équipe est un pas en avant passionnant dans le développement de cette compréhension, et il a le potentiel d'améliorer en fin de compte les capacités de détection et de communication de l'armée sur le champ de bataille. »