Nakamit ng mga siyentipiko mula sa Harvard ang isang mahalagang tagumpay sa quantum computing sa pamamagitan ng pagbuo ng metasurfaces na maaaring magbago ng paraan ng pagproseso at pagpapadala ng quantum information.
Ang research team mula sa John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences ng Harvard, sa pamumuno ni Propesor Federico Capasso, ay lumikha ng mga espesyal na disenyo ng metasurfaces—patag na mga aparato na nililok ng mga nanoscale na pattern upang manipulahin ang liwanag—na nagsisilbing ultra-manipis na pamalit sa malalaking quantum optical setups. Nai-publish ang kanilang mga natuklasan sa Science noong Hulyo 24, 2025, sa papel na pinamagatang "Metasurface quantum graphs for generalized Hong-Ou-Mandel interference."
"Nagpapakilala kami ng malaking teknolohikal na bentahe pagdating sa paglutas ng scalability problem," paliwanag ni Kerolos M.A. Yousef, graduate student at pangunahing may-akda ng papel. "Ngayon, maaari naming gawing miniaturized ang buong optical setup sa isang metasurface na napakatatag at matibay."
Ang mga karaniwang quantum photonic system ay umaasa sa komplikadong mga network ng lente, salamin, at beam splitter upang manipulahin ang mga photon at lumikha ng mga entangled state na kailangan sa quantum computing. Habang nadaragdagan ang mga bahagi, lalong nagiging mahirap buuin ang praktikal na quantum computers. Ang inobasyon ng grupo mula Harvard ay pinagsama-sama ang lahat ng bahaging ito sa isang patag na hanay ng mga subwavelength element na kumokontrol sa liwanag nang may pambihirang katumpakan.
Isang mahalagang inobasyon ang paggamit ng grupo ng graph theory—isang sangay ng matematika na gumagamit ng mga punto at linya upang kumatawan sa mga koneksyon—sa pagdidisenyo ng metasurfaces na kayang kontrolin ang mga katangian tulad ng liwanag, phase, at polarization ng mga photon. Dahil dito, nagawa nilang gawing visual na mapa kung paano nag-iinterfere ang mga photon at mahulaan ang mga resulta ng eksperimento, na ginagawang mas madali at intuitive ang disenyo ng mga komplikadong quantum state.
"Sa graph approach, ang disenyo ng metasurface at ang optical quantum state ay parang dalawang mukha ng iisang barya," ani Neal Sinclair, research scientist na nakipagtulungan sa proyekto.
Nag-aalok ang mga nabuo nilang metasurfaces ng maraming bentahe kumpara sa tradisyonal na mga setup: hindi na kailangan ng masalimuot na pag-aayos, matibay laban sa mga aberya sa kapaligiran, maaaring gawin gamit ang karaniwang semiconductor techniques, at minimal ang optical loss—isang mahalagang aspeto para mapanatili ang integridad ng quantum information.
Maliban sa quantum computing, maaaring magamit ang teknolohiyang ito sa quantum sensing at magbigay-daan sa "lab-on-a-chip" na mga kakayahan para sa pananaliksik sa agham. Ang gawaing ito ay isang malaking hakbang patungo sa praktikal na quantum computers at networks na gumagana sa karaniwang temperatura, na matagal nang hamon kumpara sa ibang quantum platforms.
Ang pananaliksik ay pinondohan ng Air Force Office of Scientific Research at isinagawa sa Harvard's Center for Nanoscale Systems, katuwang ang koponan ni Propesor Marko Lončar sa quantum optics at integrated photonics.