Les états quantiques des qubits - une similitude conditionnelle avec les grilles des transistors des ordinateurs quantiques - sont presque instantanément perturbés par des fluctuations mineures de température ou des vibrations mécaniques. Un environnement de travail pour les systèmes quantiques ne peut être créé que dans des conditions d'isolement inimaginable de toutes les influences extérieures. Tout cela conduit au fait que les systèmes quantiques sont extrêmement encombrants et peu évolutifs. Des scientifiques américains ont proposé une solution à ce problème.
Un groupe de scientifiques de l'Université de Stanford a résolu les deux problèmes des systèmes quantiques modernes à la fois - ils ont proposé une solution originale à la fois pour simplifier la conception du système et pour le faire évoluer. Un article sur l'œuvre est imprimé dans l'édition Optica et est disponible sur ce lien :
https://www.osapublishing.org/optica/fulltext.cfm?uri=optica-8-12-1515&id=465446
« En règle générale, si vous vouliez construire ce type d'ordinateur quantique [photonique], vous deviez potentiellement prendre des milliers d'émetteurs quantiques, les rendre parfaitement uniformes, puis les intégrer dans un circuit photonique géant », explique Ben Bartlett, responsable recherche d'auteur. « Alors que dans cette conception, nous n'avons besoin que d'une poignée de composants relativement simples et que la taille de la machine n'augmente pas avec la taille du programme quantique que vous souhaitez exécuter. »
Tout ce qui est nécessaire pour créer un système, disent les inventeurs, c'est un câble à fibre optique, un diviseur de faisceau, deux commutateurs optiques et un résonateur optique - qui peuvent tous être trouvés dans le commerce. De plus, le schéma proposé permet de réduire le nombre d'éléments logiques (portes) dans le système.
Dans l'architecture d'un système quantique proposée par les chercheurs, un atome (qubit) n'interagit pas avec un photon (également un qubit), entrant dans un état intriqué avec lui, mais avec toute une série de photons. Les photons, après avoir été couplés, sont canalisés dans un guide d'ondes en anneau et peuvent être utilisés au fur et à mesure que l'algorithme quantique progresse. Pour changer la configuration d'une telle plateforme quantique (lire - pour changer les conditions initiales de la simulation), il suffit de changer l'algorithme d'interaction d'un atome avec certains photons d'une série. Dans une installation informatique quantique moderne, cela nécessiterait de reconstruire physiquement le système - de reconnecter de nombreux équipements et de rediriger les pistes de photons.
En général, la conception proposée se compose de deux parties principales : un anneau qui stocke les photons et un dispositif de diffusion. Les photons sont des qubits, et le sens de leur déplacement le long de l'anneau détermine si leur valeur est égale à un ou à zéro, ou les deux s'ils se déplacent dans les deux sens à la fois, ce qui correspond au phénomène de superposition.
Pour coder les informations sur les photons, le système les dirige de l'anneau vers l'unité de diffusion, où ils tombent dans un volume avec un atome. Lorsqu'un photon interagit avec un atome, ils s'enchevêtrent ou, plus simplement, leurs états quantiques deviennent liés et ne peuvent pas être représentés isolément les uns des autres. Par conséquent, l'impact sur l'une des particules connectées affecte immédiatement l'autre, quel que soit son emplacement - c'est ce qu'on appelle la téléportation quantique. Le photon lié retourne dans la boucle optique, mais son état peut être modifié en agissant sur l'atome avec un laser et en programmant ainsi toute la chaîne photonique.
Pour augmenter le nombre de qubits dans un tel système, il suffit d'ajouter simplement plus de photons à la boucle, et de ne pas augmenter physiquement le système - ajouter de nouvelles boucles, réflecteurs, etc. C'est très simple, disent les chercheurs. C'est une voie intéressante et ils essaieront de la suivre plus loin.
2021-11-30 15:32:16
Auteur: Vitalii Babkin