Virtuelle interferometre kan overvinde skalaproblemer for optiske kvantecomputere

Det er ikke størrelsen på interferometeret, der betyder noget; det er hvordan du bruger det. Så hævder et team af forskere fra RMIT University, University of Sydney og University of Technology Sydney, som har udtænkt en helt ny måde at implementere interferometre i stor skala på, som dramatisk miniaturiserer optisk behandlingskredsløb.

Holdet, i et blad udgivet i Fysisk gennemgangsbreve , har vist, at et fysisk interferometer i lille skala kan udføre arbejdet som et meget større interferometer ved at udnytte de seneste gennembrudsresultater i kvanteinformation. Teknikken er blevet døbt 'målebaseret lineær optik'.

"En klar fordel ved vores tilgang er, at den udnytter eksisterende kompakte metoder til at generere storskala klyngetilstande - en ressource til kvanteberegning, " siger hovedforfatter Dr Nicolas Menicucci.

"Seks strålesplittere og et par sammenpressede lyskilder giver os potentialet til at få adgang til virtuelle optiske netværk af en enorm størrelse."

Ifølge førsteforfatter Dr. Rafael Alexander, konstruktion af konventionelle interferometre, der omfatter hundredvis eller endda tusindvis af optiske elementer, er en skræmmende, men vigtig opgave, der er afgørende for at implementere fuldt funktionelle optiske kvantecomputere.

"Vi fandt en ny tilgang til at håndtere dette problem ved at hente inspiration fra kvanteteleportation, " siger Dr Alexander.

"Målebaseret lineær optik omgår mange af de udfordringer, som den konventionelle optiske tilgang står over for ved at bruge store virtuelle interferometre i stedet for fysiske. Ved at anvende en specifik sekvens af målinger til en kontinuert-variabel klyngetilstand, selve målingerne programmerer og implementerer interferometeret, " han sagde.

"Vi bruger en gigantisk klyngetilstand sammensat af lystilstande korreleret i tid eller frekvens, som kan genereres ved hjælp af kun en eller to optiske parametriske oscillatorer (som implementerer optisk klemning) og kun en håndfuld strålesplittere."

Holdets eksperimentelle samarbejdspartnere har allerede demonstreret teknologien, giver klyngetilstande sammensat af mere end 1 million sammenfiltrede tilstande.

"Målebaseret lineær optik har potentialet til at omforme, hvordan vi tænker om interferens af lys, " siger Dr Menicucci.

"Den porterer den demonstrerede skalerbarhed af kontinuerlige variable klyngetilstande til det brede udvalg af lineær-optiske applikationer."

Papiret beskriver også en teknik til at overvinde den sædvanlige støj (forvrængning), som enhver 'virtuel' tilgang som denne står over for ved at konvertere denne støj til simpelt fotontab, som er nemmere at håndtere. Dette åbner døren til nye tilgange til bekæmpelse af støj - en stor udfordring, som alle storskala kvantecomputerplatforme står over for.