量子ビットの量子状態（量子コンピューターのトランジスターのゲートとの条件付き類似性）は、温度のわずかな変動または機械的振動によってほぼ瞬時に破壊されます。量子システムの作業環境は、すべての外部の影響から想像を絶する隔離の条件下でのみ作成できます。これはすべて、量子システムが非常に扱いにくく、拡張性が低いという事実につながります。米国の科学者たちは、この問題の解決策を提案しています。
スタンフォード大学の科学者のグループは、現代の量子システムの両方の問題を一度に解決しました。彼らは、システムの設計を簡素化し、システムを拡張するための独自のソリューションを提案しました。作品に関する記事はOpticaエディションで印刷されており、次のリンクから入手できます。
https://www.osapublishing.org/optica/fulltext.cfm?uri=optica-8-12-1515&id=465446
「通常、この種の[フォトニック]量子コンピューターを構築したい場合は、潜在的に数千の量子エミッターを取り、それらを完全に均一にしてから、巨大なフォトニック回路に統合する必要があります」とリードのベンバートレットは言います。著者の研究。 「この設計では、必要なのは比較的単純なコンポーネントのほんの一握りであり、実行する量子プログラムのサイズに応じてマシンのサイズが大きくなることはありません。」
システムを作成するために必要なのは、光ファイバーケーブル、ビームスプリッター、2つの光スイッチ、および光共振器だけです。これらはすべて市販されています。さらに、提案されたスキームは、システム内の論理要素（ゲート）の数を減らすことを可能にする。
研究者によって提案された量子システムのアーキテクチャでは、1つの原子（キュービット）が1つの光子（これもキュービット）と相互作用して、それと絡み合った状態に入りますが、一連の光子全体と相互作用します。結合された後の光子は、リング導波路に送られ、量子アルゴリズムの進行に合わせて使用できます。このような量子プラットフォームの構成を変更するには（読み取り-シミュレーションの初期条件を変更するには）、原子と一連の特定の光子との相互作用のアルゴリズムを変更するだけで済みます。最新の量子コンピューティング施設では、これにはシステムを物理的に再構築する必要があります。つまり、多くの機器を再接続し、フォトントラックをリダイレクトします。
一般に、提案された設計は、光子を格納するリングと散乱装置の2つの主要部分で構成されます。光子はキュービットであり、リングに沿ったそれらの移動の方向は、それらが同時に両方向に移動する場合、それらの値が1に等しいかゼロに等しいか、または両方に等しいかを決定します。これは、重ね合わせの現象に対応します。
光子に関する情報をエンコードするために、システムはそれらをリングから散乱ユニットに導き、そこでそれらは1つの原子を持つボリュームに分類されます。光子が原子と相互作用すると、それらは絡み合うか、より簡単に言えば、それらの量子状態は束縛され、互いに分離して表すことができなくなります。したがって、接続された粒子の1つへの影響は、それがどこにあるかに関係なく、すぐに他の粒子に影響します。これは、いわゆる量子テレポーテーションです。束縛された光子は光ループに戻りますが、その状態は、レーザーで原子に作用し、光子鎖全体をプログラミングすることで変更できます。
このようなシステムでキュービットの数を増やすには、システムを物理的に増やすのではなく、ループにフォトンを追加するだけで十分です。新しいループやリフレクターなどを追加します。それは非常に簡単です、と研究者達は言います。これは興味深い道であり、彼らはそれをさらにたどろうとします。
2021-11-30 15:32:16
著者: Vitalii Babkin