Тот, кто правит ими всеми. Физики упростили архитектуру фотонного квантового компьютера

Модерн Квантовый компьютер представляют собой очень сложные устройства, которые сложно построить, трудно масштабировать и для работы требуются чрезвычайно низкие температуры. По этой причине ученые давно интересовались оптическими квантовыми компьютерами. Фотоны могут легко передавать информацию, а фотонный квантовый компьютер может работать при комнатной температуре. Проблема, однако, в том, что, хотя вы знаете, как обращаться с отдельными Квантовые логические ворота для фотонов, но создание большого количества вентилей и их соединение таким образом, чтобы можно было проводить сложные вычисления, является серьезной проблемой.

Однако оптический квантовый компьютер может иметь более простую архитектуру, утверждают исследователи из Стэнфордского университета в области оптики. Они предлагают отдельный атом с помощью Лазеры манипулировать, что в свою очередь - с помощью феномена квантовой телепортации - изменяет состояние фотона. Такой атом можно сбросить и за несколько Квантовые ворота можно использовать, так что нет необходимости создавать различные физические ворота, что, в свою очередь, значительно упростит архитектуру квантового компьютера.

 Источник изображения: Pixabay / Источник

Если бы вы захотели построить такой квантовый компьютер, вам пришлось бы использовать тысячи Источники квантовых выбросов создавать, делать их неотличимыми друг от друга и объединять в большой фотонный контур. Между тем, наша архитектура использует небольшое количество довольно простых компонентов, и размер нашей машины не растет вместе с размером квантовой программы, которую она запускает, - объясняет аспирант Бен Бартлетт, ведущий автор статьи, описывающей работу физиков из Стэнфорда. .

Новая архитектура состоит из двух основных компонентов. Кольцо, в котором хранятся данные, - это просто выход из него. Стекловолокно, в котором циркулируют фотоны. Он работает как микросхема памяти, где каждый фотон равен одному. Кубит представляет. Исследователи могут управлять фотоном, направляя его от кольца к рассеивателю. Он состоит из одного оптический резонаторсодержащий единственный атом. Фотон взаимодействует с атомом, и оба запутываются. Затем фотон возвращается в кольцо, и лазер меняет состояние атома. Поскольку он запутан с фотоном, изменение состояния атома также приводит к изменению состояния фотона. Если вы измеряете состояние атома, вы можете измерить состояние фотон расследовать. Таким образом, нам понадобится только 1 атомный кубит, который мы можем использовать для управления всеми фотонными кубитами, - добавляет Бартлетт.

Поскольку любой квантовый логический вентиль может быть скомпилирован в серию операций над атомом, теоретически возможно выполнение любых Квантовая программа сделать это с помощью всего лишь одного атомного кубита. Работа такой программы будет состоять из целой серии операций, в которых фотоны будут взаимодействовать с атомным кубитом.