Uno che li governa tutti. I fisici hanno semplificato l'architettura di un computer quantistico fotonico

Moderno Computer quantistico sono dispositivi molto complessi che sono difficili da costruire, difficili da scalare e richiedono temperature estremamente basse per funzionare. Per questo motivo, gli scienziati sono da tempo interessati ai computer quantistici ottici. I fotoni possono facilmente trasmettere informazioni e un computer quantistico fotonico potrebbe funzionare a temperatura ambiente. Il problema, tuttavia, è che mentre sai come gestire l'individuo Porte logiche quantistiche per i fotoni, ma creare un gran numero di porte e collegarle in modo tale da poter eseguire calcoli complessi è una grande sfida.

Tuttavia, un computer quantistico ottico potrebbe avere un'architettura più semplice, sostengono i ricercatori della Stanford University in Optics. Suggeriscono un singolo atomo con l'aiuto di a Laser manipolare, che a sua volta - con l'aiuto del fenomeno del teletrasporto quantistico - cambia lo stato di un fotone. Un tale atomo può essere resettato e in diversi Porte quantistiche può essere utilizzato in modo che non sia necessario costruire porte fisiche diverse, il che a sua volta semplificherà notevolmente l'architettura di un computer quantistico.

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Se volessi costruire un computer quantistico del genere, dovresti usare migliaia di Fonti di emissioni quantistiche crearli, renderli indistinguibili l'uno dall'altro e integrarli in un grande circuito fotonico. Nel frattempo, la nostra architettura utilizza un numero limitato di componenti abbastanza semplici e le dimensioni della nostra macchina non crescono con le dimensioni del programma quantistico che esegue, spiega il dottorando Ben Bartlett, autore principale di un articolo che descrive il lavoro dei fisici di Stanford. .

La nuova architettura è costituita da due componenti principali. L'anello che memorizza i dati è solo un loop fuori di esso Fibra di vetro, in cui circolano i fotoni. Funziona come un chip di memoria, ogni fotone è uno qubit rappresenta. I ricercatori possono manipolare il fotone dirigendolo dall'anello all'unità di diffusione. Questo consiste in uno cavità otticacontenente un solo atomo. Il fotone interagisce con l'atomo ed entrambi sono entangled. Il fotone poi ritorna sull'anello e il laser cambia lo stato dell'atomo. Poiché è entangled con il fotone, un cambiamento di stato dell'atomo porta anche a un cambiamento di stato del fotone. Se misuri lo stato dell'atomo, puoi misurare lo stato del fotone indagare. In questo modo abbiamo solo bisogno di 1 qubit atomico che possiamo usare per manipolare tutti i qubit fotonici, aggiunge Bartlett.

Poiché qualsiasi porta logica quantistica può essere compilata in una serie di operazioni su un atomo, sarebbe teoricamente possibile fare qualsiasi Programma quantistico per farlo con un solo qubit atomico. Il funzionamento di un tale programma consisterebbe in tutta una serie di operazioni in cui i fotoni interagirebbero con il qubit atomico.