Optyczne komputery kwantowe

Optyczne komputery kwantowe

Jednym z obiecujących podejść do skalowalnej informatyki kwantowej jest wykorzystanie całkowicie optycznej technologii z q-bitami reprezentowanymi przez pojedyncze fotony, którymi można manipulować za pomocą luster i pryzmatów. Do tej pory naukowcom udało się zademonstrować tę metodę, na bardzo małą skalę przez wykonywanie operacji przy użyciu zaledwie kilku fotonów. Spróbowano wreszcie wykonywać obliczenia przy większej liczbie fotonów. W trakcie tych prób badaczom udało się w pełni zintegrować źródła pojedynczych fotonów wewnątrz układów optycznych, tworząc kwantowe układy scalone a to może pozwolić na skalowanie optycznych komputerów kwantowych.

Naukowcy holenderscy Iman Esmaeil Zadeh Ali W. Elshaari z Instytutu Technologicznego w Delft i współautorzy, opublikowali artykuł na temat scalonych układów  kwantowych w Nano Letters.

integratedqu

Po prawej obraz mikroskopowy nanodrutu (zielony) wewnątrz falowodu (szary). Fotony, emitowane przez nanodrut, oznaczone są czerwonymi kulkami. Po prawej m.in. nanodrut znadujący się na końcówce nanomanipulatora.

Według badaczy największe wyzwanie w budowie obliczeniowego urządzenia kwantowo-optycznego polegało na integracji kilku różnych komponentów, które normalnie nie są kompatybilne, na jednej wspólnej platformie. Te komponenty obejmują źródła pojedynczych fotonów takie, jak kropki kwantowe, falowody; urządzenia do manipulowania fotonami, takie jak wnęki, filtry, bramki kwantowe oraz detektory pojedynczych fotonów.

Naukowcy zademonstrowali metodą osadzania kropek kwantowych (będących źródłem pojedynczych fotonów) wewnątrz nanodrutów, które z kolei, są zamknięte w falowodzie. Aby uzyskać wymaganą precyzję w czasie tej pracy używali „nanomanipulatora”, którego głównym elementem była końcówka wolframowa umożliwiająca przenoszenie i dopasowywanie elementów. Wewnątrz falowodu pojedyncze fotony mogą być i kierowane do różnych części układu optycznego, w których ewentualnie wykonywane są operacje logiczne.

Badacze stworzyli hybrydowe urządzenie, które łączy dość zaawansowane źródła pojedynczych fotonów i znane od dawna krzemowe komponenty optoelektroniczne. Takie podejście stanowi idealną, w pełni skalowalną infrastrukturę dla wytwarzania kwantowych obwodów optycznych, które potencjalnie można stosować do wielu celów.

Ostatecznym celem pracy jest stworzenie w pełni zintegrowanej sieci kwantowej w pojedynczym czipie.

Odpowiedz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *