Aquele que governa todos eles. Os físicos simplificaram a arquitetura de um computador quântico fotônico

Moderno Computador quântico são dispositivos muito complexos que são difíceis de construir, difíceis de escalar e requerem temperaturas extremamente baixas para operar. Por esse motivo, os cientistas há muito se interessam por computadores quânticos ópticos. Os fótons podem transmitir informações facilmente, e um computador quântico fotônico pode funcionar em temperatura ambiente. O problema, no entanto, é que embora você saiba como lidar com Portas lógicas quânticas para fótons, mas criar um grande número de portas e conectá-las de forma que cálculos complexos possam ser feitos é um grande desafio.

No entanto, um computador quântico óptico poderia ter uma arquitetura mais simples, argumentam pesquisadores da Stanford University in Optics. Eles sugerem um único átomo com a ajuda de um lasers manipular, que por sua vez - com a ajuda do fenômeno do teletransporte quântico - muda o estado de um fóton. Esse átomo pode ser reiniciado e em vários Portões quânticos pode ser usado de forma que não haja necessidade de construir portas físicas diferentes, o que, por sua vez, simplificará muito a arquitetura de um computador quântico.

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Se você quisesse construir esse computador quântico, teria que usar milhares de Fontes de emissão quântica crie, torne-os indistinguíveis um do outro e integre-os em um grande circuito fotônico. Enquanto isso, nossa arquitetura usa um pequeno número de componentes bastante simples, e o tamanho de nossa máquina não aumenta com o tamanho do programa quântico que executa, explica o estudante de doutorado Ben Bartlett, autor principal de um artigo que descreve o trabalho de físicos de Stanford .

A nova arquitetura consiste em dois componentes principais. O anel que armazena os dados é simplesmente um loop fora dele Fibra de vidro, em que os fótons circulam. Funciona como um chip de memória, com cada fóton sendo um Qubit representa. Os pesquisadores podem manipular o fóton direcionando-o do anel para a unidade de espalhamento. Este consiste em um cavidade ópticacontendo um único átomo. O fóton interage com o átomo e ambos ficam emaranhados. O fóton então retorna ao anel e o laser muda o estado do átomo. Uma vez que está emaranhado com o fóton, uma mudança no estado do átomo também leva a uma mudança no estado do fóton. Se você medir o estado do átomo, você pode medir o estado do fóton investigar. Dessa forma, precisamos apenas de 1 qubit atômico que podemos usar para manipular todos os qubits fotônicos, acrescenta Bartlett.

Uma vez que qualquer porta lógica quântica pode ser compilada em uma série de operações em um átomo, seria teoricamente possível fazer qualquer Programa quântico para fazer isso com apenas um qubit atômico. A operação de tal programa consistiria em toda uma série de operações nas quais os fótons interagiriam com o qubit atômico.