Учёные научились управлять фотонами в четырёх измерениях
Международная группа учёных из Австрии и Китая представила важный шаг в развитии оптических квантовых компьютеров. По данным ixbt.com, они создали новый тип квантового логического вентиля. Этот элемент позволяет выполнять вычисления на парах фотонов, пребывающих одновременно в четырёх различных квантовых состояниях и их комбинациях.
В отличие от классических компьютеров, основанных на битах с нулями и единицами, квантовые системы оперируют эффектом суперпозиции — частица способна находиться в нескольких состояниях одновременно. Как правило, квантовые вычисления используют кубиты с двумя базовыми состояниями. Однако для более сложной обработки информации применяются кудиты, расширяющие количество доступных состояний.
Каждое новое состояние кудита строит дополнительные возможности, но одновременно требует тонкой настройки взаимодействия между ними. Учёные из Вены предложили теоретическую модель совместной обработки таких состояний, а специалисты из Китая успешно реализовали её в лаборатории, создав тем самым новый квантовый вентиль.
В традиционных фотонных экспериментах часто используют поляризацию света, имеющую два возможных состояния. Новый эксперимент подошёл к вопросу иначе.
«Мы работаем с фотонами по-прежнему, но не через поляризацию, — рассказывает Николай Фрис из Института атомной и субатомной физики TU Wien. — В нашем случае важна пространственная форма волны, связанная с орбитальным угловым моментом фотона».
Этот параметр может принимать множество вариантов, что значительно расширяет объём кодируемой информации в одной частице. При помощи разработанных методов учёным удалось объединить два фотона в запутанное состояние, а при необходимости — вновь разъединить их.
Такие запутывающие квантовые вентили составляют основу для создания полноценных квантовых компьютеров. Первые эксперименты проводились с четырьмя различными состояниями, что эквивалентно работе в «четырёхмерном пространстве» квантовых параметров.
Исследователи уверены, что их разработка станет базой для создания более компактных и мощных оптических квантовых систем, способных решать задачи, недоступные современным классическим вычислителям.
Управлять четырёхмерными фотонами: квантовый прорыв из Австрии и Китая • Опубликовано на FiNE NEWS
Свежие комментарии