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Uno que los gobierna a todos. Los físicos simplificaron la arquitectura de una computadora cuántica fotónica

Moderno Computadora cuántica son dispositivos muy complejos que son difíciles de construir, difíciles de escalar y requieren temperaturas extremadamente bajas para operar. Por esta razón, los científicos llevan mucho tiempo interesados ​​en las computadoras cuánticas ópticas. Los fotones pueden transmitir información fácilmente y una computadora cuántica fotónica podría funcionar a temperatura ambiente. El problema, sin embargo, es que si bien sabe cómo manejar Puertas de lógica cuántica para los fotones, pero crear una gran cantidad de puertas y conectarlas de tal manera que se puedan realizar cálculos complejos es un gran desafío.

Sin embargo, una computadora cuántica óptica podría tener una arquitectura más simple, argumentan los investigadores de la Universidad de Stanford en Óptica. Sugieren un solo átomo con la ayuda de un Láseres manipular, que a su vez, con la ayuda del fenómeno de la teletransportación cuántica, cambia el estado de un fotón. Un átomo de este tipo se puede restablecer y en varios Puertas cuánticas se puede utilizar para que no sea necesario construir diferentes puertas físicas, lo que a su vez simplificará enormemente la arquitectura de una computadora cuántica.

 Fuente de la imagen: Pixabay / fuente

Si quisiera construir una computadora cuántica de este tipo, tendría que usar miles de Fuentes de emisión cuántica crear, hacerlos indistinguibles entre sí e integrarlos en un gran circuito fotónico. Mientras tanto, nuestra arquitectura utiliza una pequeña cantidad de componentes bastante simples, y el tamaño de nuestra máquina no crece con el tamaño del programa cuántico que ejecuta, explica el estudiante de doctorado Ben Bartlett, autor principal de un artículo que describe el trabajo de los físicos de Stanford. .

La nueva arquitectura consta de dos componentes principales. El anillo que almacena los datos es simplemente un bucle fuera de él. Fibra de vidrio, en el que circulan los fotones. Funciona como un chip de memoria, cada fotón es uno. Qubit representa. Los investigadores pueden manipular el fotón dirigiéndolo desde el anillo a la unidad de dispersión. Este consta de uno cavidad ópticaque contiene un solo átomo. El fotón interactúa con el átomo y ambos se entrelazan. Luego, el fotón regresa al anillo y el láser cambia el estado del átomo. Dado que está enredado con el fotón, un cambio en el estado del átomo también conduce a un cambio en el estado del fotón. Si mide el estado del átomo, puede medir el estado del fotón investigar. De esa manera, solo necesitamos 1 qubit atómico que podemos usar para manipular todos los qubits fotónicos, agrega Bartlett.

Dado que cualquier puerta lógica cuántica se puede compilar en una serie de operaciones en un átomo, teóricamente sería posible hacer cualquier Programa cuántico para hacer esto con un solo qubit atómico. El funcionamiento de un programa de este tipo consistiría en toda una serie de operaciones en las que los fotones interactuarían con el qubit atómico.