En chip, der giver mulighed for todimensionelle kvantevandringer

Et team af forskere fra Shanghai Jiao Tong University og University of Science and Technology i Kina har udviklet en chip, der giver mulighed for todimensionelle kvantevandringer af enkelte fotoner på en fysisk enhed. I deres papir offentliggjort på open access-webstedet, Videnskabens fremskridt gruppen beskriver chippen, og hvorfor de mener, at det var vigtigt at udvikle den.

Kvantevandringer er kvanteversionen af ​​klassiske tilfældige gåture, som er et matematisk middel til at beskrive en naturlig tilfældig gåtur, f.eks., bare vandrer rundt tilfældigt. For at beskrive sådanne gåture, matematikere og dataloger bruger sandsynlighedsfordelingsgitter, der viser en aktuel position og mulige næste skridt. Kvantevandringer bruges til at bygge modeller, der viser tilfældigt dyrkede, sofistikerede og komplekse netværk såsom det menneskelige neurale netværk. De kan også bruges til at skabe netværk til faktisk brug i applikationer, og måske en dag blive brugt i kvantebaserede robotter.

Som forskerne bemærker, en kvantecomputer bør give eksponentielle fordele i forhold til klassiske systemer på grund af deres natur. Til det formål, videnskabsmænd har arbejdet på at implementere kvantevandringer i en fysisk maskine som en del af udviklingen af ​​en virkelig nyttig kvantecomputer. I denne nye indsats, forskerne rapporterer, at de har udviklet en chip, der udfører kvantevandringer på et todimensionelt 49x49-gitter – den største, der hidtil er skabt af ethvert hold.

Den tredimensionelle chip, holdet rapporterer, blev skabt ved hjælp af en teknik kaldet femtosekundskrivning. Den bruger den ydre geometri af fotoniske bølgelederarrays som et middel til at udføre kvantevandringerne ved hjælp af en enkelt foton. De bemærker også, at de testede chippen ved at observere mønstre og variansprofiler og sammenligne dem med simulationsundersøgelser. De foreslår yderligere, at ud over at gøre fremskridt hen imod en virkelig nyttig kvantecomputer, chippen kan også bruges til at øge ydeevnen af ​​analog kvanteberegning eller kvantesimulatorer.

Hvis forskere kan skabe kvantecomputere med meget store, eller endda ubegrænsede størrelser gitter, det kan være muligt at skabe og bruge netværk så komplekse som det menneskelige nervesystem.

© 2018 Phys.org