Ученые создали систему квантовых аналоговых вычислений на основе метаповерхностей. Она объединяет многоканальные метаповерхности с квантово-запутанными фотонами и позволяет восстанавливать фазу света с высокой точностью даже при слабом сигнале.

Обычные методы требуют сложных расчетов, а эта технология делает процесс проще и быстрее.

Результаты опубликованы в издании Electronics.

Как это работает

Метаповерхности — это ультратонкие структуры, которые управляют светом на микроуровне. В этой системе они выполняют четыре ключевые операции, необходимые для восстановления фазы.

Раньше для этого требовалось несколько измерений, но теперь все делается за один шаг. Это не только ускоряет процесс, но и делает систему компактнее.

Почему квантовая запутанность важна

Использование запутанных фотонов — главный секрет высокой точности. Один фотон идет на анализ, а второй служит триггером для детектора.

Это отсекает шумы и повышает четкость изображения. Кроме того, система использует поляризацию фотонов для переключения между режимами, что делает ее гибкой.

Где это пригодится

• Оптические чипы — улучшение производительности.
• Восстановление волновых функций — более точные расчеты.
• Биоимиджинг — четкие изображения прозрачных клеток без красителей.

Эксперименты подтвердили, что система справляется с задачей: она точно восстанавливает фазу, преобразуя градиент в распределение. Это открывает новые возможности в квантовых технологиях и биомедицине.

Эта работа сокращает разрыв между фундаментальной квантовой физикой и прикладными задачами. Главный прорыв — в миниатюризации: сложные оптические системы теперь можно уместить на чипе. Для биологии это означает возможность изучать живые клетки без токсичных красителей, а для фотоники — создавать более мощные аналоговые процессоры. Квантовая запутанность здесь не просто «модная фишка», а рабочий инструмент для подавления шумов — то, чего не хватало классическим методам.

Хотя технология впечатляет, ее практическое внедрение упрется в стоимость: квантовые источники света и прецизионные метаповерхности пока дороги в производстве. Кроме того, метод требует идеальной калибровки — малейший сдвиг в поляризации может исказить результат.

Ранее ученые создали фотонную решетку, способную манипулировать квантовыми состояниями.