Многоцелевой фотонный чип прокладывает путь к программируемым квантовым процессорам

Фундаментальный ресурс квантовых компьютеров — это сцепленность.

Последняя представляет собой связь между двумя отдаленными частицами, которую Эйнштейн охарактеризовал как «призрачное действие на расстоянии».

Бристольские ученые впервые доказали, что это явление может быть произведено, управляемо и измерено целиком на крошечном кварцевом чипе. Они также использовали тот же чип, чтобы измерить смесь — нередко неожиданный эффект среды, однако этим феноменом можно управлять и использовать его для характеристики квантовых цепей.

«Для создания квантового компьютера мы должны не только суметь управлять сложными явлениями, такими как сцепленность и смесь, но также должны суметь сделать это на чипе, чтобы в итоге воспроизвести множество миниатюрных цепей почти тем же способом, что и современные компьютеры», сказал профессор Джереми О'Брайен. «Наше устройство позволяет это, и мы полагаем, что сделали основной шаг на пути к квантовым компьютерам».

Чип, позволивший провести ряд экспериментов, для которых ранее потребовалась бы значительно большая площадь, размерами не превышает 70 на 3 мм. Он состоит из сети крошечных каналов, которые направляют, манипулируют и взаимодействуют с единичными фотонами — частицами света. С помощью 8 реконфигурируемых электродов в цепи фотонными парами можно манипулировать и сцеплять их, генерируя любое возможное состояние сцепленности двух фотонов или любое смешанное состояние одного фотона.

«Плохо, если квантовый компьютер сможет выполнять лишь одну определенную задачу», пояснил Питер Шедболт, ведущий автор исследования, опубликованного в издании Nature Photonics. «Мы предпочли бы иметь переконфигурируемое устройство, которое способно решать широкий спектр задач, такое как наши современные компьютеры. Наше новое устройство примерно в 10 раз сложнее, чем используемые в предыдущих экспериментах, и способно выполнять множество задач с одним переконфигурируемым чипом».

Ученые, разработавшие в течение прошлых шести лет квантовый фотонный чип, теперь работают над повышением сложности устройства, подразумевая, что данная технология окажется стандартной составляющей квантовых компьютеров будущего.

Доктор Терри Рудольф из Лондонского Имперского колледжа полагает, что данная работа представляет собой существенный прогресс. «Мало того, что это ключевой шаг ко множеству квантовых технологий, таких как оптическое квантовое вычисление — исследование дает нам намного больше возможностей изучить и манипулировать массой квантовых явлений», заключил ученый.

12.12.2011