INRS делает гигантский шаг вперед в создании оптических кубитов

Оптический чип разработан на СИНР по проф. Роберто Morandotti команда преодолевает ряд препятствий в развитии квантовых компьютеров, которые, как ожидается, произведет революцию обработки информации. Международная исследовательская группа продемонстрировала, что на кристалле квантовая частота расчески могут быть использованы для одновременной генерации многофотонных запутанных (entangled) квантовых бит (кубит) государств.

Квантовые вычисления принципиально отличается от классического вычисления, в том, что она основана на генерации и обработке кубитов. В отличие от классического бита, который может иметь состояние 1 или 0, кубиты позволяют суперпозиция 1 и 0 государств (оба одновременно). Поразительно, несколько кубиты могут быть связаны в так называемых "запутанных" государства, в котором манипуляции одного кубита меняет всю систему, даже если отдельных кубитов, физически далеких. Это свойство является основой для квантовой обработки информации, с целью создания сверхбыстрых квантовых компьютеров и передачи информации в совершенно безопасным способом.

Профессор Morandotti сосредоточил свои исследовательские усилия по реализации квантовых компонентов, совместимых с традиционными технологиями. Чип, разработанный его командой была разработана для удовлетворения многочисленных критериев для его непосредственного использования: он компактный, недорогой, совместимый с электронными схемами, и использует стандарт телекоммуникационных частот. Она также поддерживает масштабирование, важнейшей характеристикой, если она хочет служить основой для практических систем. Но самой большой технологической проблемой является генерация нескольких, стабильной, управляемой и запутанных кубита государств.

Поколение кубитов может опираться на несколько подходов, в том числе электронно-спиновых, атомных энергетических уровней и квантовые состояния фотона. Фотоны имеют преимущество сохранения запутанности на дальние расстояния и периоды времени. Но генерации перепутанных фотонных состояний в компактный и масштабируемый способ сложно. "Самое главное, несколько таких государств должны быть созданы одновременно, если мы хотим прибыть на практических применений", - говорит СИНР соавтор исследования Доктор Майкл кус.

Роберто Morandotti команды смогли решить эту задачу, используя на кристалле оптических частотных гребенок в первый раз, чтобы создать несколько запутанных кубитов состояний света. Как объясняет Майкл кус, оптические частоты расчески являются источниками света, вобрав в себя множество равномерно распределенных частотных режимов. "Частота расчески являются необычайно точными источниками и уже революцию метрологии и зондирования, а также зарабатывать их первооткрывателей в 2005 году Нобелевскую премию в области физики."

Благодаря этим интегрированным квантовые частоты расчески, чип разработан по СИНР способен генерировать запутавшись мульти-фотонный кубит Штатах в течение нескольких сотен частотных режимов. Это первый раз кто-нибудь показал одновременной генерации кубита мульти-фотонного и двухфотонного запутанных состояниях: до сих пор, интегрированных систем, разработанных другими исследовательскими группами было только преуспел в создании индивидуальных двухфотонного перепутанных состояний на чип.

Результаты опубликованы в науке служат фундаментом для новых исследований, как в комплексной квантовой фотоники и квантовой частоты расчески. Это может революционизировать оптических квантовых технологий, при одновременном сохранении совместимости с существующей полупроводниковой технологии чипа.

Источник: phys.org

Комментарии: