Міжнародна група вчених з Австралії, Японії і США розробила прототип великомасштабного квантового процесора з лазерних променів.
Заснований на схемі, створеній десять років тому, процесор має вбудовану масштабованість, яка дозволяє кількості квантових компонентів, зроблених зі світла, масштабуватися до екстремальних чисел. Дослідження було опубліковано в журналі Science.
Квантові комп'ютери обіцяють швидке вирішення дуже складних завдань, але для цього їм потрібна велика кількість квантових компонентів і вони повинні бути безпомилковими. Сучасні квантові процесори все ще малі і схильні до помилок. Новий дизайн забезпечує альтернативне рішення з використанням світла для досягнення масштабу, необхідного для того, щоб зрештою перевершити класичні комп'ютери у вирішенні важливих проблем.
«Хоча сучасні квантові процесори вражають, неясно, чи можна масштабувати поточні розробки до надзвичайно великих розмірів», - зазначає доктор Ніколас Менікуччі, головний дослідник Центру квантових обчислень і комунікаційних технологій (CQC2T) в Університеті RMIT у Мельбурні, Австралія.
«Наш підхід починається з граничної масштабованості, вбудованої з самого початку, тому що процесор, званий станом кластера, зроблений зі світла».
Стан кластера - це великий набір заплутаних квантових компонентів, який виконує квантові обчислення при певному вимірі.
"Щоб бути корисним для реальних проблем, кластерний стан повинен бути досить великим і мати правильну структуру заплутування. За два десятиліття, з тих пір як вони були запропоновані, всі попередні демонстрації кластерних станів зазнали невдачі по одному або обом з цих факторів ", говорить доктор Менікуччі. «Наш перший, хто досяг успіху в обох».
Щоб створити кластерний стан, спеціально розроблені кристали перетворюють звичайне лазерне світло на тип квантового світла, званого стиснутим світлом, яке потім сплітається в кластерний стан за допомогою мережі дзеркал, світлоделювачів і оптичних волокон.
Схема дозволяє провести порівняно невеликий експеримент для створення величезного почесного кластерного стану з вбудованою масштабованістю. Хоча рівні стиснення - міра якості - в даний час занадто низькі для вирішення практичних завдань, схема сумісна з підходами до досягнення найсучасніших рівнів стиснення.
Дослідники кажуть, що їх досягнення відкриває нові можливості для квантових обчислень зі світлом.
«У нашій роботі вперше ми створили великомасштабний кластерний стан, структура якого забезпечує універсальні квантові обчислення», говорить Хідехіро Йонезава, головний дослідник CQC2T в UNSW, в Канберрі. «Наш експеримент показує, що цей дизайн виконаємо - і масштабуємо».
