Een team van onderzoekers van de Shanghai Jiao Tong University en de University of Science and Technology of China heeft een chip ontwikkeld die tweedimensionale kwantumwandelingen van enkele fotonen op een fysiek apparaat mogelijk maakt. In hun paper gepubliceerd op de open access-site, wetenschappelijke vooruitgang de groep beschrijft de chip en waarom zij de ontwikkeling ervan belangrijk vinden.

Kwantumwandelingen zijn de kwantumversie van klassieke willekeurige wandelingen, die een wiskundig middel zijn om een ​​natuurlijke willekeurige wandeling te beschrijven, bijv. gewoon willekeurig ronddwalen. Om zulke wandelingen te beschrijven, wiskundigen en computerwetenschappers gebruiken kansverdelingsroosters die een huidige positie en mogelijke vervolgstappen laten zien. Kwantumwandelingen worden gebruikt om modellen te bouwen die willekeurig gekweekte, geavanceerde en complexe netwerken zoals het menselijke neurale netwerk. Ze kunnen ook worden gebruikt om netwerken te creëren voor daadwerkelijk gebruik in toepassingen, en kan ooit worden gebruikt in op kwantum gebaseerde robots.

Zoals de onderzoekers opmerken, een kwantumcomputer zou vanwege hun aard exponentiële voordelen moeten bieden ten opzichte van klassieke systemen. Daartoe, wetenschappers hebben gewerkt aan het implementeren van kwantumwandelingen in een fysieke machine als onderdeel van de ontwikkeling van een echt bruikbare kwantumcomputer. In deze nieuwe poging de onderzoekers melden dat ze een chip hebben ontwikkeld die kwantumwandelingen uitvoert op een tweedimensionaal raster van 49x49 - de grootste die tot nu toe door een team is gemaakt.

De driedimensionale chip, het team meldt, is gemaakt met behulp van een techniek die femtoseconde schrijven wordt genoemd. Het gebruikt de externe geometrie van fotonische golfgeleiderarrays als een middel om de kwantumwandelingen uit te voeren met behulp van een enkel foton. Ze merken ook op dat ze de chip hebben getest door patronen en variantieprofielen te observeren en deze te vergelijken met simulatiestudies. Ze suggereren verder dat naast het boeken van vooruitgang in de richting van een echt bruikbare kwantumcomputer, de chip kan ook worden gebruikt om de prestaties van analoge kwantumcomputers of kwantumsimulators te verbeteren.

Als onderzoekers kwantumcomputers kunnen maken met zeer grote, of zelfs roosters van onbeperkte grootte, het zou mogelijk zijn om netwerken te creëren en te gebruiken die zo complex zijn als het menselijk zenuwstelsel.

© 2018 Fys.org