Optagelse af en enkelt foton af lys:Udnyttelse af kvante -støjproblemer

Forskere ved Raytheon BBN Technologies har udviklet en ny måde at registrere en enkelt foton, eller lyspartikel - en udvikling med store applikationer til sensorer, kommunikation og eksponentielt mere kraftfulde kvantecomputere.

Teamet har offentliggjort sit arbejde, som er centreret om brugen af ​​en komponent kaldet et Josephson -kryds, i det akademiske tidsskrift Videnskab . Opdagelsen bygger på samme teams tidligere forskning i en mikrobølgestrålingsdetektor 100, 000 gange mere følsomme end eksisterende systemer.

"Et Josephson -kryds i kvanteberegning er analogt med en transistor til moderne elektronik, så de er super vigtige, "sagde Kin Chung Fong, en kvanteinformationsbehandlingsforsker ved Raytheon BBN Technologies og en forskningsassistent ved Harvard University. "Vores nye enhed gør det muligt for denne grundlæggende enhed inden for kvanteberegning at kommunikere gennem så lidt som en foton. Det vil forbedre kommunikationshastigheden og muliggøre kvantenetværk og sansning."

Forskere og laboratorier rundt om i verden er begyndt at bygge større kvantecomputere, søger at låse løftet om hurtigere behandling op.

"I teorien kan kvantecomputere overtage, hvor traditionelle computere ville løbe tør for processorkraft, "sagde Brad Tousley, formand for Raytheon BBN Technologies. "Kvantecomputere er særligt gode til at løse kritiske optimeringsproblemer. Et eksempel ville være et computerstøttet design af et stort system som et fly. Kvantecomputering giver mulighed for mere endelig analyse af noget som en vingeform end nogensinde før. Grundlæggende daglig behandling optimering er det første problem, vi gerne vil tackle med kvanteberegning. "

Den tekniske begrænsning har været baggrundsstøj, der får qubits til at miste hukommelse, skabe fejl i behandlingen. Mens andre forskere ser støjen som et problem, Fong og hans team ser mulighed.

Deres metode fungerer lidt som en motorvej, hvor superledende afgifter spiller rollen som biler. I princippet, de kan bevæge sig meget hurtigt uden at støde ind i hinanden. Baggrundsstøj er som en nedbrudt bil i midterbanen-det bryder trafikstrømmen.

"Afbrydelsen kan ødelægge dataene i kvanteberegningsapplikationer, "Sagde Fong." Dog, vi kan bruge det samme fænomen til at detektere en enkelt foton, tillader trafikken at fortsætte med at køre hurtigere. "

Opdagelsen er en del af en forskningsindsats hos Raytheon BBN Technologies, et datterselskab af Raytheon Intelligence &Space. Raytheon BBN har leveret avanceret teknologisk forskning og udvikling i mere end 70 år, ofte fungerer som en afgørende forbindelse mellem militæret og forskere på universiteter. Som et eksempel, det var en af ​​de første noder i ARPANET, forløberen for internettet finansieret af Defense Advanced Research Projects Agency, eller DARPA. Forskere ved Raytheon BBN arbejder i vidtrækkende porteføljer, mens kvanteteknik og computing fortsat viser løfte om næste generations muligheder.

"Denne opdagelse vil åbne for, at kvanteprocessorer kan forbindes som aldrig før, "Tousley sagde." Det næste trin er karakterisering af ydeevne og skalering op til mere end én enhed parallelt eller sammenkædning af flere enheder. "

Raytheon BBN -teamet mener, at de har systemteknisk ekspertise til at tage denne grundforskning til mere praktiske anvendelser.

"Vi har fyldt et teknologisk tomrum med det første Josephson -kryds for at opdage en enkelt foton, "sagde Fong." Det er en muliggørende teknologi til netværk, kommunikation og beregning. Vi kradser egentlig bare i overfladen. "