Ученые создали многоцелевой кремниевый чип для обработки квантовой информации

Международная команда исследователей под руководством Бристольского университета продемонстрировала, что свет можно использовать для реализации многофункционального квантового процессора.

Маленькое устройство, созданное международной группой ученых, можно использовать в качестве научного инструмента для многочисленных экспериментов с квантовой информацией. Исследователи добились этого, создав кремниевый чип, проводящий отдельные частицы света (фотоны) по оптическим трекам — волноводам — для шифрования кубитов.

Команда из Бристоля использовала кремниевые фотонные чипы при разработке компонентов квантового компьютера в больших масштабах. Результат их работы, о которой написано в недавнем издании журнала Nature Photonics, показывает, что один интегрированный чип способен полностью контролировать два кубита информации. Значит, при помощи устройства можно разработать и запустить любую задачу, которая умещается в двух кубитах.

«Мы продемонстрировали программируемую машину, способную выполнять множество различных задач, — объясняет доктор Сяоган Цян, который начал эту работу, будучи аспирантом Бристольского университета, а теперь он сотрудник в Оборонном научно-техническом университете Народно-освободительной армии Китая. — Это очень примитивный процессор, так как он работает только на двух кубитах, а значит, до того момента, когда мы сможем при помощи этой технологии производить полезные вычисления, нам предстоит пройти очень долгий путь. Но, что действительно важно, так это объединение в одном устройстве разнообразных свойств кремниевой фотоники, которые можно использовать для создания квантового компьютера».

Работы с интегрированной фотоникой начались в 2008-м. Они стали ответом на возрастающие опасения по поводу размеров отдельных зеркал и оптических элементов, которые были слишком большими для реализации сложных схем в квантовом компьютере.

«Нам необходимо понять, как создать квантовые компьютеры вне масштабируемых технологий, включая ту, которая может быть очень точно построена в огромных масштабах, — рассказывает доктор Джонатан Мэтьюз, член исследовательской команды в QET Labs при Бристольском университете. — Мы считаем, что кремний обладает огромным потенциалом для этого — отчасти из-за всех средств, выделенных на работу с ним в области микроэлектроники и фотоники. Устройства, разработанные в Бристоле, включая представленное сегодня, показывают, насколько грамотно могут быть спроектированы квантовые устройства. Из-за усложнения и повышения их функциональности они сами по себе станут исследовательскими инструментами: мы использовали это устройство в нескольких различных экспериментах с квантовой информацией, применив около 100 тысяч разных перепрограммированных настроек».

Источник: naked-science.ru