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用激光编织量子处理器

18/10/2019

大学:墨尔本皇家理工大学,UNSW 悉尼

作者中心参与者:Nicolas C Menicucci 博士、 Yonezawa Hidehiro 博士、 Yokoyama Shota 博士

其他来源:科学

研究人员通过一项突破性的实验为量子计算开辟了一条新的途径: 一个完全由光制成的大规模量子处理器。

一个由来自澳大利亚、日本和美国的科学家组成的国际团队已经生产出一种由激光制成的大规模量子处理器的原型。

基于十年的设计,该处理器具有内置的可扩展性,允许由光制成的量子组件的数量扩展到极端数量。这项研究发表在科学今天。

量子计算机承诺快速解决难题,但要做到这一点,它们需要大量的量子组件,并且必须相对无差错。目前的量子处理器仍然很小,容易出错。这种新设计提供了一种替代解决方案,使用光,以达到最终在重要问题上优于经典计算机所需的规模。

尼古拉斯 · 梅尼库奇博士指出: “虽然今天的量子处理器令人印象深刻,但尚不清楚当前的设计是否能扩大到非常大的尺寸,” 量子计算和通信技术中心 (CQC) 首席研究员必威体育怎么玩2T) 在澳大利亚墨尔本的墨尔本皇家理工大学。

“我们的方法从极端的可扩展性开始 -- 从一开始就内置 -- 因为处理器,被称为群集状态,是用光做的。”

利用光作为量子处理器

A群集状态是大量纠缠量子组件的集合,当以特定方式测量时,它们执行量子计算。

“为了对现实世界的问题有用,集群状态必须足够大并且具有正确的纠缠结构。Menicucci 博士说: “自它们被提出以来的二十年里,所有以前的集群国家在这些方面中的一个或两个都失败了。”。"我们的公司是第一个在这两个方面都取得成功的公司。"

为了形成簇态,特别设计的晶体将普通的激光转换成一种量子光,称为压缩光,然后通过镜子、分束器和光纤网络编织成群集状态。

该团队的设计允许一个相对较小的实验来生成一个内置可扩展性的 immense 二维集群状态。尽管挤压水平 -- 一种质量的衡量标准 -- 目前对于解决实际问题来说太低了,但该设计与实现最先进挤压水平的方法是兼容的。

该团队表示,他们的成就为光量子计算开辟了新的可能性。

“在这项工作中,我们第一次在任何系统中制造了一个大规模的集群状态,其结构能够实现通用量子计算。” CQC 首席研究员英泽英弘博士说2堪培拉 UNSW 的 T。"我们的实验证明了这种设计是可行的 -- 并且是可扩展的."

这项实验是一项国际努力,该设计是由马绍尔群岛的梅尼库奇博士、新墨西哥大学的拉斐尔 · 亚历山大博士和 UNSW Canberra 的研究人员英朗 · 约内扎瓦博士和横山绍塔博士合作开发的。由古泽明教授领导的东京大学实验团队进行了这项开创性的实验。

时域复用二维簇态的生成发表在《科学》杂志上 (DOI: 10.1126/Science.aay2645)

Cqc ²t 合著者 Nick Menicucci 博士,RMIT,Hidehiro Yonezawa 博士和来自 UNSW Canberra 的 shoota Yokoyama 博士。