Naukowcy poczynili znaczne postępy w obliczenia kwantowekoncentrując się na obliczeniach kwantowych opartych na pomiarach fotonicznych.
W ich badaniu wprowadzono skalowalną i zasobooszczędną metodę, która wykorzystuje wielowymiarowe kodowanie przestrzenne do generowania stanów dużych klastrów. Ten przełom może przyspieszyć rozwój szybszych, odpornych na awarie komputerów kwantowych.
Pokonywanie wyzwań związanych z obliczeniami kwantowymi
Nowe badanie opublikowane w Fotonika Przyrody autorstwa prof. Yarona Bromberga i dr Ohada Liba z Instytutu Fizyki Racah na Uniwersytecie Hebrajskim w Jerozolimie poczynili znaczące postępy w udoskonalaniu obliczeń kwantowych dzięki badaniom nad obliczeniami kwantowymi opartymi na pomiarach fotonicznych. Metoda ta może przezwyciężyć niektóre istotne wyzwania związane z obliczeniami kwantowymi, oferując skalowalne i zasobooszczędne rozwiązanie dzięki wykorzystaniu wielowymiarowego kodowania przestrzennego do generowania stanów dużych klastrów.
Komputery kwantowe napotykają obecnie poważne wąskie gardło w tworzeniu stanów dużych klastrów niezbędnych do obliczeń. Konwencjonalne podejście powoduje wykładniczy spadek prawdopodobieństw detekcji wraz ze wzrostem liczby fotonów. Badanie prof. Bromberga i dr Liba rozwiązuje ten problem poprzez zakodowanie wielu kubitów w każdym z nich foton przy użyciu kodowania przestrzennego. Dzięki temu pionierskiemu podejściu udało się wygenerować stany klastrów zawierające ponad dziewięć kubitów przy częstotliwości 100 Hz, co stanowi znaczące osiągnięcie w tej dziedzinie.
Zwiększanie wydajności obliczeń kwantowych
Ponadto badacze wykazali, że metoda ta znacznie skraca czas obliczeń, umożliwiając natychmiastowe wyprzedzanie między kubitami zakodowanymi w tym samym fotonie. Ten przełom otwiera drzwi do bardziej zasobooszczędnych obliczeń kwantowych, potencjalnie prowadząc do szybszych, odpornych na awarie komputerów kwantowych, zdolnych do rozwiązywania złożonych problemów.
Prof. Bromberg skomentował: „Nasze wyniki pokazują, że zastosowanie kodowania wielowymiarowego nie tylko pokonuje dotychczasowe bariery skalowalności, ale także oferuje praktyczne i wydajne podejście do obliczeń kwantowych. Stanowi to duży krok naprzód.”
Przyszłe implikacje dla technologii kwantowej
Dr Lib dodał: „Rozwiązując problemy zarówno ze skalowalnością, jak i czasem trwania obliczeń, utorowaliśmy nową drogę naprzód w obliczeniach kwantowych opartych na pomiarach. Przyszłość technologii kwantowej właśnie stała się nieco bliższa.”
Badanie to stanowi ważny kamień milowy w ciągłym dążeniu do wykorzystania pełnego potencjału obliczeń kwantowych za pomocą fotoniki.
Odniesienie: „Zasobooszczędne fotoniczne obliczenia kwantowe z wielowymiarowymi stanami klastrów”, Ohad Lib i Yaron Bromberg, 16 września 2024 r., Fotonika Przyrody.
DOI: 10.1038/s41566-024-01524-w
