Unul care le conduce pe toate. Fizicienii au simplificat arhitectura unui computer cuantic fotonic

Modern Computer cuantic sunt dispozitive foarte complexe care sunt greu de construit, greu de scalat și necesită temperaturi extrem de scăzute pentru a funcționa. Din acest motiv, oamenii de știință au fost de mult interesați de calculatoarele cuantice optice. Fotonii pot transmite cu ușurință informații, iar un computer cuantic fotonic ar putea funcționa la temperatura camerei. Problema, totuși, este că, în timp ce știi să te descurci individual Porți logice cuantice pentru fotoni, dar crearea unui număr mare de porți și conectarea acestora în așa fel încât să poată fi efectuate calcule complexe este o provocare majoră.

Cu toate acestea, un computer cuantic optic ar putea avea o arhitectură mai simplă, susțin cercetătorii de la Universitatea Stanford în optică. Ei sugerează un singur atom cu ajutorul unui Lasere a manipula, care la rândul său - cu ajutorul fenomenului de teleportare cuantică - schimbă starea unui foton. Un astfel de atom poate fi resetat și în mai multe Porți cuantice poate fi folosit astfel încât să nu fie nevoie de a construi diferite porți fizice, care la rândul lor vor simplifica foarte mult arhitectura unui computer cuantic.

 Sursa imagine: Pixabay / Aceste

Dacă ai vrea să construiești un astfel de computer cuantic, ar trebui să folosești mii de Surse de emisie cuantică creați, faceți-le să nu se distingă unele de altele și integrați-le într-un circuit fotonic mare. Între timp, arhitectura noastră folosește un număr mic de componente destul de simple, iar dimensiunea mașinii noastre nu crește odată cu dimensiunea programului cuantic pe care îl rulează, explică doctorandul Ben Bartlett, autorul principal al unei lucrări care descrie munca fizicienilor de la Stanford. .

Arhitectura romană constă din două componente principale. Inelul care stochează datele este doar o buclă din el Fibra de sticla, în care circulă fotonii. Funcționează ca un cip de memorie, fiecare foton fiind unul qubit reprezintă. Cercetătorii pot manipula fotonul direcționându-l de la inel către unitatea de împrăștiere. Acesta constă dintr-unul cavitatea opticăconţinând un singur atom. Fotonul interacționează cu atomul și ambele sunt încurcate. Fotonul revine apoi în inel și laserul schimbă starea atomului. Deoarece este încurcat cu fotonul, o schimbare a stării atomului duce și la o schimbare a stării fotonului. Dacă măsurați starea atomului, puteți măsura starea lui Fotonii investiga. În acest fel, avem nevoie doar de 1 qubit atomic pe care îl putem folosi pentru a manipula toți qubitii fotonici, adaugă Bartlett.

Deoarece orice poartă logică cuantică poate fi compilată într-o serie de operații asupra unui atom, teoretic ar fi posibil să se facă orice Program cuantic pentru a face acest lucru cu un singur qubit atomic. Funcționarea unui astfel de program ar consta într-o serie întreagă de operații în care fotonii ar interacționa cu qubitul atomic.