Bosonprøvetagning med fotoner viste sig at producere nyttig output på trods af fotonlækager for kvanteoverlegenhed

Et team af forskere fra Kina, Tyskland og USA har fundet ud af, at bosonprøvetagning med fotoner er en levedygtig mulighed for at teste for kvanteoverlegenhed, trods fotoner lækker fra et givet testsystem. I deres papir offentliggjort i tidsskriftet Fysisk gennemgangsbreve , gruppen beskriver test af ideen ved hjælp af fotoner udsendt fra en kvantepunkt.

I computerverdenen, at bevise, at en kvantecomputer altid vil overgå en klassisk maskine, når der arbejdes med visse vanskelige problemer, er kendt som kvanteoverlegenhed. Men efterhånden som arbejdet skrider frem mod udviklingen af ​​en virkelig nyttig kvantecomputer, forskere fortsætter med at skubbe grænserne for traditionelle computere. Som resultat, forskere undersøger, hvordan man designer og udvikler korrekte test til sammenligning af arkitekturtyper. I denne nye indsats, forskerne undersøgte ideen om bosonprøvetagning med fotoner som en test for begge maskintyper. Tidligere forskning om ideen antydede, at det ikke ville være nyttigt på grund af problemer, der opstår som følge af fotoner, der lækker fra systemet.

Bosonsamplingsystemscenariet fungerer ved at skabe et miljø, hvor fotoner indføres i en enhed i en given periode og får lov til at interagere-målinger foretages af deres positioner i samme tidsperiode. Ideen er at simulere fordelingen af ​​fotonernes placering over flere prøver, en opgave, som tidligere forskning har foreslået, ville tage eksponentielt længere tid på nutidens computere i forhold til kvantemaskiner på grund af nødvendigheden af ​​factoring for de tilfældige interaktioner, der opstår. Frygten var, at fotoner tabt på grund af lækage ville gøre en sådan tilgang upraktisk til test af kvanteoverlegenhed.

For at teste ideen, forskerne oprettede en fysisk enhed - en halvlederkvantumpunkt inde i et hulrum. Prikken fungerede som et virtuelt atom - den udsendte fotoner (bosoner), når den blev skudt af en laser. Disse fotoner blev derefter sendt gennem en række optiske objekter, der fik dem til at tage flere veje, at skabe et virtuelt netværk. En fotondetektor blev placeret ved alle udgange med det formål at notere deres positioner. Forskerne fandt ud af, at mange af de "tabte foton" -prøver faktisk var nyttige, hvilket førte til forbedring af dataindsamlingsraten. Og det viste, at ideen skulle være en gennemførlig tilgang til test af kvanteoverlegenhed.

© 2018 Phys.org