П'ятдесят - це критичне число для квантових комп'ютерів, здатних вирішувати завдання, які не можуть вирішити класичні суперкомп'ютери.
Для доказу квантової переваги потрібно як мінімум 50 кубітів. Для квантових комп'ютерів, що працюють зі світлом, необхідно мати не менше 50 фотонів. І більше того, ці фотони повинні бути ідеальними, інакше вони погіршать свої власні квантові можливості.
Саме ця досконалість ускладнює реалізацію. Не виключено, однак, що вчені з Університету Твенте його продемонстрували, запропонувавши модифікації кристалічної структури всередині існуючих джерел світла. Їх результати опубліковані в журналі Physical Review A.
Фотони перспективні у світі квантових обчислень, з його вимогами заплутування, суперпозиції та інтерференції. Це теж властивості кубітів. Вони дозволяють створити комп'ютер, який працює зовсім не так, як обчислення зі стандартними битами, які являють собою одиниці і нулі.
Протягом багатьох років дослідники передбачали, що квантові комп'ютери здатні вирішувати дуже складні завдання.
Перший доказ квантової переваги вже є, виконаний за допомогою надпровідних кубітів і за дуже складними теоретичними завданнями. Як мінімум 50 квантових будівельних блоків необхідні у формі фотонів або кубітів.
Використання фотонів може мати переваги перед кубітами: вони можуть працювати при кімнатній температурі і вони більш стабільні. Є одна важлива умова: фотони повинні бути ідеальними, щоб досягти критичного числа 50. У своїй новій статті вчені UT продемонстрували, що це можливо.
Але що таке «ідеальний фотон»? Джерело світла фотона може бути не ідеальним, і в цьому випадку очікуваний фотон не з'явиться. Але ви також можете втратити фотон - і, отже, результати обчислень - рухаючись по світлопровідних каналах для квантових обчислень.
Однак головна причина недосконалості полягає в тому, що джерело світла генерує фотони, кожен з яких трохи відрізняється від іншого, в той час як вони повинні бути абсолютно однаковими.
Уявіть собі фотонну пару, яка виходить з джерела світла, одне з яких червоне, а інше трохи більш помаранчеве. У них багато спільного, але є невелика різниця. Використання фільтра, щоб зробити їх обох червоними, здається очевидним.
Але тоді ви втратите якість фотона, що зробить квантові обчислення неможливими, оскільки недоліки залишаються пов'язаними: поліпшення одного призводить до погіршення іншого Навіть у системі, яка може впоратися з деякими недосконалостями, критичне число 50 ніколи не досягається, і квантова перевага йде.
Дослідники повернулися до основ - до джерела світла, щоб визначити, чи є місце для поліпшення. Вони хотіли поліпшити кристалічну структуру джерела світла.
Взаємодіючи з кращою орієнтацією в кристалах і поділяючи їх на домени, можна було отримати світло з бажаними властивостями.
Вже кілька років дослідники працюють над фіксованими доменами. Варіювання доменів, однак, потрібне для кращої адаптації світлових властивостей. У багатьох лабораторіях світу дослідники вивчають цей метод маніпулювання світлом. Нинішня робота вчених додає новий спосіб оптимізації кристала, впевнено наближаючись до реалізації досконалих фотонів.
