Halvtreds perfekte fotoner til kvanteoverherredømme

Halvtreds er et kritisk tal for kvantecomputere, der er i stand til at løse problemer, som klassiske supercomputere ikke kan løse. At bevise kvanteoverherredømme kræver mindst 50 qubits. For kvantecomputere, der arbejder med lys, det er lige så nødvendigt at have mindst 50 fotoner. Og hvad mere er, disse fotoner skal være perfekte, ellers vil de forværre deres egne kvantekapaciteter. Det er denne perfektion, der gør det svært at realisere. Ikke umuligt, imidlertid, hvilket forskere fra University of Twente har demonstreret ved at foreslå ændringer af krystalstrukturen inde i eksisterende lyskilder. Deres resultater er offentliggjort i Fysisk gennemgang A .

Fotoner er lovende i en verden af ​​kvantecomputere, med dets krav om sammenfiltring, superposition og interferens. Dette er egenskaber ved qubits, såvel. De gør det muligt at bygge en computer, der fungerer på en måde, der er helt anderledes end at lave beregninger med standardbits, der repræsenterer et-taller og nuller. I mange år nu, forskere har forudsagt kvantecomputere i stand til at løse meget komplekse problemer, som øjeblikkeligt at beregne alle vibrationer i et komplekst molekyle.

Det første bevis på kvanteoverherredømme er der allerede, opnået med superledende qubits og på meget komplicerede teoretiske problemer. Omkring 50 kvantebyggeblokke er nødvendige som minimum, om de er i form af fotoner eller qubits. Brug af fotoner kan have fordele i forhold til qubits:De kan fungere ved stuetemperatur, og de er mere stabile. Der er én vigtig betingelse:Fotonerne skal være perfekte for at nå det kritiske tal på 50. I deres nye papir, UT-forskere har nu vist, at dette er muligt.

Smid en del af fotonen væk

Men hvad er en "perfekt foton, "alligevel? Fotonlyskilden kan være tabsgivende, i så fald en forventet foton vises ikke. Men du kan også miste en foton - og dermed beregningsresultaterne - der bevæger sig gennem et sæt lysledende kanaler til kvanteberegninger. Hovedårsagen til ufuldkommenhed, imidlertid, er, at lyskilden producerer fotoner, der hver især er lidt forskellige, når de skal være helt ens. Forestil dig et fotonpar, der kommer ud af lyskilden, hvoraf den ene er rød og den anden er lidt mere orange. De har meget, men ikke nok, til fælles. At bruge et filter til at gøre dem begge røde virker indlysende. Men du vil miste en del af fotonen, dermed umuliggøre kvanteberegninger, da ufuldkommenhederne forbliver koblede. Selv i et system, der kan håndtere en vis ufuldkommenhed, det kritiske tal på 50 nås aldrig, og afsted går overmagten.

Krystal domæner

Forskerne gik tilbage til det grundlæggende - til lyskilden, for at afgøre, om der er plads til forbedringer. De ønskede at forbedre lyskildens krystalstruktur. Ved at lege med den foretrukne orientering i krystallerne og ved at opdele dem i domæner, det var muligt at producere lys med de ønskede egenskaber. I nogle år nu, forskere har arbejdet på faste domæner. Variering af domæner, imidlertid, er påkrævet for bedre tilpasning af lysegenskaberne. I mange laboratorier rundt om i verden, forskere studerer denne metode til at manipulere lys. Denne nye publikation tilføjer en ny måde at optimere krystallen ved at nærme sig realiseringen af ​​perfekte fotoner.