Китайські фізики продемонстрували систему вибірки гаусовских бозонів, робота якої заснована на світлодільниках. Вони приймають вхідний потік фотонів від лазерного променя й розділяють його на два потоки, що рухаються у різних напрямках. По суті, система являє собою лінійний оптичний квантовий комп'ютер з мережі світлодільників.
Як це працює
Світлодільник, розташований під кутом 45 градусів, можна розглядати як чотирьохпортовий пристрій. Якщо два ідентичних фотони падають на один і той же світлодільник різних портів, то обидва будуть виходити з одного й того ж порту, пояснюють дослідники у статті опублікованій в журналі Science.
Шляхи фотонів стають заплутаними. Якщо побудувати досить велику мережу світлодільників, то виникають розгалужені заплутані стани. Кількість вихідних станів швидко масштабується з кількістю входів і світлодільників.
Схема чотирипортового пристрою
У поточній демонстрації дослідники використовували 50 входів і чіп з еквівалентом 300 світлодільників. Загальна кількість можливих вихідних станів становить близько 1030.
Менш ніж за чотири хвилини дослідники отримали результати, для розрахунку яких швидкому класичного комп'ютеру буде потрібно приблизно 2,5 мільярдів років.
Як це працює
Після цього почалися ретельні тести для визначення факту квантової поведінки системи. Якщо розрахувати, що станеться з конкретними вхідними станами, і порівняти вихідні стани з результатами цих обчислень, то результати вимірювання збігаються з прогнозами. Також можна обчислити вихідну потужність мережі, якщо світ не знаходиться у квантовому стані або якщо фотони не ідентичні, і ці вимірювання не відповідають прогнозам. Це переконливо доводить, що результат обумовлений квантовими ефектами.
Квантовий пристрій
Один лазер випромінює 25 променів однакової інтенсивності, кожен з яких пов'язаний з двома кристалами, і кристали генерують поодинокі фотони. Кристали пов'язані з оптичними волокнами, виходи яких з'єднані з мікросхемою, де розміщені світлодільники. Виходи оптоволокон необхідно поєднати з фотодетекторами. Вся установка займає площу близько 1,5×2,5 м, вона повинна бути стабілізована з високою точністю (близько 10 нм).
Про квантові комп'ютери
На даний момент квантові комп'ютери складаються з ланцюжка іонів. Іони розташовані досить далеко один від одного, щоб до них можна було звертатися окремо, а це означає, що інформація (у формі квантових бітів або кубітів) може зберігатися і зчитуватися з окремих атомів. Обчислювальні операції можуть виконуватися з використанням мікрохвиль і руху іонів. Ще одним варіантом архітектури квантових комп'ютерів є надпровідні кільця, що охолоджуються рідким гелієм.
Кожне кільце – це кубіт, який пов'язаний з іншими за допомогою дротів. Перевага цього підходу в тому, що обладнання відносно легко масштабувати. Але квантова поведінка кожного кубіта порушити набагато простіше.
На відміну від обох цих варіантів, оптичний квантовий комп'ютер може бути пристроєм в масштабі мікросхеми, яке живиться від масиву лазерних діодів, зі зчитуванням даних за допомогою серії однофотонних детекторів. Ні для одного з них не потрібні наднизькі температури або вакуум (якщо потрібні детектори рахунку фотонів, то можна обійтися рідким азотом). Для оптичних квантових обчислень потрібно температурна стабільність і досить складна система зворотного зв'язку, щоб лазери працювали точно так, як потрібно.
Источник: techno.24tv.ua
