Фотонный «пулемет» увеличит мощь квантовых компьютеров

В компьютерных вычислениях есть простое правило: повышаем разрядность процессора – увеличивается объем обрабатываемой информации за единицу времени, что и определяет мощность компьютера. В квантовых вычислениях это правило работает еще более эффективно: добавляя лишь один квантовый бит или кубит, мы удваиваем мощность квантового компьютера. Однако то, что без особого труда реализуется в обычных чипах, в квантовых вычислителях достигается огромным трудом и с переменным успехом. Достаточно сказать, что современные квантовые вычислители могут работать в лучшем случае с несколькими кубитами. Это связано со сложностью получения достаточного количества так называемых запутанных частиц. Терри Рудольф (Terry Rudolph) из Имперского колледжа в Лондоне (Imperial College London) говорит, что сейчас мы можем генерировать шесть запутанных фотонов одновременно, но не всеми умеем управлять. Команда исследователей из израильского технологического института Technion (Technion-Israel Institute of Technology) создали образец так называемого фотонного «пулемета», который генерирует большое количество запутанных фотонов по запросу.

Основу устройства составляет квантовая точка – нанокристалл в полупроводнике, охлажденный до сверхнизкой температуры. Коротким и мощным импульсом света один из электронов нанокристалла переводится в возбужденное состояние. Возвращаясь в исходное состояние, электрон испускает запутанный с ним фотон. Возбуждение этого же самого электрона и его соответствующий обратный переход на стационарный энергетический уровень порождает еще один запутанный фотон, спутанный так же и с первым. Повторяя многократно процесс, можно получить целую вереницу запутанных фотонов, готовых для работы в квантовом компьютере. Изначально предполагалось, что «пулемет» сможет выдавать «очередь» спутанных фотонов для 12 кубит. Однако дальнейшие исследования с коллегами из Лондона показали возможность генерации от 20 до 30 кубит. Установка для практического применения в квантовом компьютере может быть построена уже в течении ближайших лет, и по мнению многих авторитетных ученых обещает заметный прорыв в квантовых вычислениях.