Δημιουργήθηκε ο πρώτος μεγάλος κβαντικός επεξεργαστής, φτιαγμένος μόνο από φως. Weaving quantum processors out of laser light

Μία διεθνής ομάδα ερευνητών από την Αυστραλία, την Ιαπωνία και τις ΗΠΑ δημιούργησε τον πρώτο κβαντικό επεξεργαστή μεγάλης κλίμακας, κατασκευασμένο αποκλειστικά από φως λέιζερ. The entanglement structure of a large-scale quantum processor made of light. Credit: Shota Yokoyama 2019

Μία διεθνής ομάδα ερευνητών από την Αυστραλία, την Ιαπωνία και τις ΗΠΑ ανακοίνωσε ότι άνοιξε έναν νέο δρόμο στο πεδίο των κβαντικών υπολογιστών, δημιουργώντας τον πρώτο κβαντικό επεξεργαστή μεγάλης κλίμακας, κατασκευασμένο αποκλειστικά από φως λέιζερ.

Μετά από προσπάθειες δέκα ετών δημιουργήθηκε ένας επεξεργαστής, όλα τα συστατικά του οποίου είναι φτιαγμένα από φως. Ο νέος επεξεργαστής (που λέγεται «cluster state») αποτελείται από μία ομάδα κβαντικά «διαπλεκόμενων» συστατικών που επιτρέπουν την εκτέλεση κβαντικών υπολογισμών.

O «cluster state» κάνει την υπέρβαση μέσω του φωτός

Οι ερευνητές, με επικεφαλής τον δρα Νίκολας Μενικούτσι του Κέντρου Κβαντικού Υπολογισμού και Τεχνολογίας Επικοινωνιών του Πανεπιστημίου RMIT της Μελβούρνης, έκαναν τη σχετική δημοσίευση στο περιοδικό «Science».

Οι κβαντικοί υπολογιστές υπόσχονται πιο γρήγορες λύσεις στα δύσκολα προβλήματα, όμως μέχρι σήμερα βασίζονται σε κβαντικούς επεξεργαστές που είναι μικροί και επιρρεπείς σε σφάλματα.

Ο νέος κβαντικός σχεδιασμός αποτελεί μία εναλλακτική πρόταση, καθώς χρησιμοποιεί φως για να λειτουργήσει σε μεγάλη κλίμακα, όπως απαιτείται προκειμένου οι κβαντικοί υπολογιστές να ξεπεράσουν τελικά τους κλασσικούς υπολογιστές.

Το «συμπιεσμένο» φως ως επεξεργαστής

A network of optical devices -- mirrors, beamsplitters, and optical fibres -- weave laser light into an optical quantum processor. Credit: CQC2T

«Παρόλο που οι σημερινοί κβαντικοί επεξεργαστές είναι εντυπωσιακοί, δεν είναι σαφές αν ο τωρινός σχεδιασμός τους επιτρέπει να κλιμακωθούν σε πολύ μεγάλα μεγέθη. Η δική μας προσέγγιση εξ αρχής ενσωματώνει ακριβώς αυτήν τη δυνατότητα, καθώς ο επεξεργαστής μας είναι φτιαγμένος από φως», δήλωσε ο Μενικούτσι.

Στον νέο επεξεργαστή, ειδικά σχεδιασμένοι κρύσταλλοι μετατρέπουν το συνηθισμένο φως λέιζερ σε έναν τύπο κβαντικού φωτός, το «συμπιεσμένο» φως, το οποίο τελικά λειτουργεί ως επεξεργαστής με τη βοήθεια ενός δικτύου κατόπτρων, διαχωριστών δέσμης και οπτικών ινών.

Πηγές: "Generation of time-domain-multiplexed two-dimensional cluster state" Science (2019). science.sciencemag.org/cgi/doi … 1126/science.aay2645 - https://phys.org/news/2019-10-quantum-processors-laser.html - https://www.tovima.gr/2019/10/22/science/dimiourgithike-o-protos-megalos-kvantikos-epeksergastis-ftiagmenos-mono-apo-fos/