Anonim

Nový čip připravuje cestu pro optickou kvantovou technologii v notebooku a smartphonu

Quantum Computing

Colin Jeffrey

16. března 2016

2 obrázky

S využitím řady kvantových technologií na jediném čipu výzkumníci tvrdí, že jejich práce připravuje cestu pro budování kvantových obvodů do řady běžných zařízení (Credit: Ultrafast Optical Processing Group, Institut National de la Recherche Scientifique)

V kvantové fyzice jsou zapletené fotony základním kamenem mnoha špičkových technologických výzkumů, včetně kvantové komunikace, výpočetní techniky a šifrování. Nyní mezinárodní tým výzkumníků tvrdí, že integroval celou řadu kvantových technologií na jediný integrovaný čip, který je kompatibilní se stávajícími aplikacemi v oblasti vláken a polovodičů a může brzy poskytnout prostředky k budování kvantových obvodů přímo do notebooků a mobilních telefonů.

Použitím struky kvantových elektronických komponent testovaných a prokázaných v nedávném výzkumu (včetně typu rezonátoru mikroskopu a verze kvantového frekvenčního hřebenu potřebného pro hyperentanglement a generování multifotonových spletených kvantových bitů nebo qubitů), tým výzkumníků dosáhl nového záznamu o složitosti a množství zapletených fotonů vytvořených na jediném čipu.

"Toto představuje bezprecedentní úroveň sofistikovanosti při vytváření zapletených fotonů na čipu, " uvedl profesor David Moss, ředitel Centra pro mikrofotoniku na Swinburne University of Technology. "Nejen, že budeme moci vytvářet páry fotonů zapletených přes stovky kanálů současně, ale poprvé se nám podařilo vytvořit čipy ve čtyřech fotonových spletech na čipu."

Generování qubits (kvantový ekvivalent klasického datového bitu pro klasické výpočty) se může spoléhat na několik různých přístupů, včetně otáček elektronů, úrovní atomové energie a fotonových kvantových stavů. A na rozdíl od běžných počítačů, kvantové počítače nepoužívají binární ukládání dat (ty a nuly), kde bit může být jeden ze dvou stavů. Místo toho používají kvantové počítače to, co je známo jako "superpozice", kde data obsažená v kvádru mohou být zároveň současně buď jedna nebo nula a mohou existovat ve všech možných polohách současně av různých rozměrech.

Aby se dosáhlo tohoto stavu superpozitivních, zamotaných qubitů, nový integrovaný čip nejprve využívá laserový mikroprúžkový rezonátor pro generování velkého množství zapletených fotonů, které se pak přivádějí přes spektrální filtr do optického integrovaného Kerr frekvenčního hřebenu ( tj. systém, ve kterém je provedena jediná frekvence světla pro generování dvojice dalších rovnoměrně rozložených frekvencí v důsledku indexu lomu, Kerr efektu, rezonátorového materiálu ). Tento kmitočtový hřeben pak vytváří spletené vícefungové kvbitové stavy přes několik set frekvencí, které pak mohou být přenášeny optickým vláknem.

Podle výzkumníků čip splňuje četná kritéria pro jeho snadné začlenění do stávajících technologií, jako je zpracování kvantových informací, zobrazování a mikroskopie. Říká se, že je kompaktní, levný, škálovatelný, kompatibilní s běžnými elektronickými součástmi a využívá standardní telekomunikační frekvence.

"Tím, že jsme to dosáhli na čipu, který byl vyroben pomocí procesů kompatibilních s průmyslem počítačových čipů, jsme otevřeli dveře k tomu, abychom přinesli výkonnější optické kvantové počítače pro každodenní použití blíže než kdy předtím, " uvedl profesor Morandotti z Institutu National de la Recherche Scientifique (INRS).

Kombinované úsilí univerzitní univerzity v Hongkongu, univerzity v Sussexu a univerzity Herriota Wat ve Velké Británii, univerzity Yale, Xi 'institutu v Číně a INRS v kanadském Montrealu, tento průkopnický výzkum je výsledkem desetiletí společného výzkumu doplňkových čipů kompatibilních s oxidem kovem a polovodičem (CMOS) pro nelineární optiku v klasické a kvantové fyzice.

Výsledky tohoto výzkumu byly nedávno zveřejněny v časopise Science.

Krátké video níže ukazuje některé z různých funkcí nového integrovaného čipu.

Zdroj:

Swinburne University,

INRS-EMT

S využitím řady kvantových technologií na jediném čipu výzkumníci tvrdí, že jejich práce připravuje cestu pro budování kvantových obvodů do řady běžných zařízení (Credit: Ultrafast Optical Processing Group, Institut National de la Recherche Scientifique)

Nový integrovaný obvod provádí řadu kvantových funkcí v jednom malém prostoru (Credit: Ultrafast Optical Processing Group, Institut National de la Recherche Scientifique)

Doporučená Redakce Choice