Группа физиков из университета Бристоля разработала первый интегрированный источник фотонов с потенциалом, чтобы доставить крупномасштабной квантовой фотоники.
Развитие квантовых технологий обещает оказать глубокое влияние на науку, технику и общество. Квантовые компьютеры на весы способны решать проблемы, неразрешимые даже на самых мощных нынешних суперкомпьютерах, со многими революционными приложениями, например, в разработке новых лекарств и материалов.
Интегрированный квантовой фотоники-это перспективная площадка для развития квантовых технологий из-за своей способности создавать и контролировать фотоны — отдельные частицы света-в миниатюризации сложных оптических схем. Используя зрелых КМОП Силиконовой промышленности для изготовления интегрированных устройств позволяет цепи с эквивалентным тысяч оптических волокон и компонентов, которые будут интегрированы на один миллиметр шкалы чип.
Использование интегрированной фотоники для разработки масштабируемых квантовых технологий пользуется большим спросом. Бристольского университета является пионером в этой области, как показало новое исследование, опубликованное в Nature Сommunications.
Д-р Стефано свои люди, ведущий автор исследования, объясняет:
«Важной задачей, что ограничивает масштабирование интегрированной квантовой фотоники является отсутствие на микросхеме источников, способных генерировать высококачественные одиночные фотоны. Без малошумящих источников фотонного, ошибки в квантовых вычислений накапливать быстро при увеличении сложности схемы, в результате чего в расчет уже не надежный. Кроме того, оптические потери в источниках ограничить количество фотонов квантовый компьютер сможет добывать и перерабатывать.
«В этой работе мы нашли способ решения этой проблемы, и при этом мы разработали первый интегрированный источник фотона совместим с масштабными квантовой фотоники. Для достижения высокого качества фотонов, мы разработали новую технику — «Интер-модальные спонтанное четырехволновое смешение», где несколько режимов света, распространяющегося через кремниевый волновод не линейно мешал, создавая идеальные условия для генерации одиночных фотонов».
Вместе с коллегами из Университета Тренто в Италии, команда базируется в проф Энтони Лэнг в Бристоль квантовой технологии машиностроения лаборатории (QETLabs) эффективность использования таких источников для фотонных квантовых вычислений в возвестил Хонга-Оу-Манделя эксперимент, строительный блок оптической квантовой обработки информации, и получаются высочайшего качества на кристалле фотонная квантовая интерференция никогда не наблюдается (96% видимости).
Др свои люди сказали: «устройство демонстрирует однозначно лучшую производительность для любого комплексного источника фотонов: спектральная чистота и неотличимости 99% и > 90% фотонов предвещая е?тивностью.»
Главное, кремниевые фотонные устройства был изготовлен по КМОП-совместимых процессов в коммерческом литейного производства, что означает, что тысячи источников могут быть легко интегрированы на одном устройстве. Исследование, финансируемое инженерных и физических наук исследовательский совет (совет) ступицы в квантовых вычислений и моделирования и Европейского исследовательского совета (ERC), представляет собой важный шаг на пути построения квантовых цепей в масштабе и открывает путь для нескольких приложений.
«Мы решили критический набор шумов, которые ранее ограничивали масштабирование фотонной квантовой обработки информации. Например, массивы из сотен этих источников можно использовать для построения краткосрочных шумно среднего-масштаб квантовых (NISQ) фотонных машин, где десятки фотонов могут быть обработаны для решения специализированных задач, таких как моделирование молекулярной динамики или иных оптимизационных задач, относящихся к теории графов.»
Теперь исследователи придумали, как построить почти идеальную источников фотонного, в течение ближайших нескольких месяцев масштабируемость Кремниевая платформа позволит им интегрировать десятки и сотни на одном кристалле. Разработка схем в таких масштабах позволит NISQ фотонных квантовых машин для промышленно-соответствующие решение проблемы выходят за рамки возможностей современных суперкомпьютеров.
«Кроме того, с передовой оптимизации и миниатюризации источника фотона, наша технология может привести к отказоустойчивых квантовых операций в интегрированной платформы «фотоника», раскрывая весь потенциал квантовых компьютеров!», сказал доктор свои люди.
сделать разницу: спонсорские возможности
Ответить
Хотите присоединиться к обсуждению?Не стесняйтесь вносить свой вклад!