_ Demonstrația celor trei anunțați -întanglementarea fotonilor pe un cip fotonic

Computerele cuantice fotonice sunt instrumente de calcul care folosesc fizica cuantică și utilizează particule de lumină (adică fotoni) ca unități de procesare a informațiilor. Aceste computere ar putea în cele din urmă depăși computerele cuantice convenționale în ceea ce privește viteza, în timp ce transmit informații pe distanțe mai lungi.

În ciuda promisiunilor lor, calculatoarele cuantice fotonice nu au atins încă rezultatele dorite, parțial din cauza interacțiunilor inerente slabe. între fotonii individuali. Într-o lucrare publicată în Physical Review Letters, cercetătorii de la Universitatea de Știință și Tehnologie din China au demonstrat o stare mare de cluster care ar putea facilita calculul cuantic într-un sistem fotonic, și anume încrucișarea cu trei fotoni.

„Calcul cuantic fotonic”. este promițătoare datorită avantajelor sale operaționale la temperatura camerei și a decoerenței minime”, a declarat Hui Wang, coautor al lucrării, pentru Phys.org.

„Cu toate acestea, provocarea inerentă constă în interacțiunea slabă dintre un singur fotonii, împiedicând realizarea porților deterministe de doi qubiți esențiale pentru scalabilitate. Pentru a aborda această problemă, conceptele de fuziune și percolare au apărut în ultimele două decenii în domeniul nostru.”

Studiile anterioare sugerează că fuziunea. și percolarea ar putea fi abordări scalabile pentru a realiza calculul cuantic în sisteme fotonice fără a fi nevoie de porți de încurcare deterministe, cum ar fi cele cerute de qubiții supraconductori și ionii prinși. Ca parte a studiului lor, Wang și colegii săi au folosit o strategie care presupune fuzionarea stărilor de resurse mici, cum ar fi starea de 3 GHz pe care au demonstrat-o, în stări de cluster la scară mare, care sunt potrivite pentru realizarea calculului cuantic bazat pe măsurare.

„Teorema de percolare dictează că succesul este realizabil dacă probabilitatea de succes a porții de fuziune depășește un anumit prag”, a spus Wang.

„În acest cadru, faza inițială implică generarea resursei necesare. starea, cea mai mică stare esențială fiind starea de trei fotoni Greenberger-Horne-Zeilinger (3-GHZ) Există două metode primare pentru generarea stării deterministe de 3 GHz: (i) utilizarea emițătorilor cu un singur foton, cum ar fi punctele cuantice. teoretic determinist, se confruntă cu limitări de eficiență cu tehnologiile actuale și (ii) generează în mod aproape determinist clustere încurcate, permițând validarea instantanee a succesului fără a perturba starea țintă.”

Din cele două metode care generează o stare de 3 GHz, generația aproape deterministă de clustere încurcate într-o manieră anunțată pare în prezent a fi cea mai promițătoare. Folosind această metodă, cercetătorii au reușit să obțină această stare dintr-o sursă cu un singur foton într-un cip fotonic.

Munca lor reprezintă o piatră de hotar semnificativă pe calea spre realizarea calculului cuantic fotonic tolerant la erori. Mai exact, eforturile lor ar putea accelera dezvoltarea calculatoarelor cuantice optice la scară mare care se bazează pe stări de 3 GHz pentru a procesa informații cuantice.

„Configurația noastră experimentală necesită șase fotoni unici pentru injectarea într-un mod pasiv cu 10 moduri. interferometru”, a explicat Wang.

„Implementarea noastră utilizează un punct cuantic InAs/GaAs ca sursă cu un singur foton. Interferometrul programabil, provenit de la Quix, demonstrează o eficiență globală de 50%. Prin aplicarea unei transformări unitare specifice, starea de ieșire rezultată prin porturile 1-6 se manifestă ca o stare de 3GHZ codificată cu două șine, condiționată de detectarea fotonilor unici în ambele porturi și doar în unul dintre porturi.”

Primul raport despre fotoni unici anunțați datează din 1986, în timp ce primele perechi de fotoni încâlciți anunțați au fost realizate în 2010. Lucrarea recentă a lui Wang și colaboratorii săi se bazează pe aceste progrese anterioare, demonstrând o stare mare de cluster care ar putea juca un rol-cheie în a permite calcularea cuantică tolerantă la erori, bazată pe măsurare, utilizând cipuri fotonice.

În special, lucrarea a fost publicată aproximativ în același timp cu două studii conexe ale altor echipe, prezentate în Physical Review. Letters and Nature Photonics, care a adunat alte rezultate impresionante. Colectiv, aceste evoluții sugerează că ne apropiem de realizarea efectivă a calculatoarelor cuantice fotonice tolerante la erori.

„În viitorul previzibil, realizarea unei demonstrații a unei porți de fuziune care depășește pragul de percolare folosind opt fotoni unici. este la îndemână”, a adăugat Wang.

„Pe baza succesului cunoscut al stării 3-GHZ prezentate în acest studiu, mai multe stări de resurse 3-GHZ pot fi amalgamate pentru a forma o stare mai extinsă , explorarea generării de stări încurcate la scară largă pe platforme optice cuantice integrate este în curs de desfășurare.”

© 2024 Science X Network

(Fluierul)