Een nieuwe studie door wetenschappers van de Universiteit van Bristol brengt ons een belangrijke stap dichter bij het ontketenen van het revolutionaire potentieel van kwantumcomputing door gebruik te maken van siliciumfabricagetechnologie om complexe on-chip kwantum optische circuits te bouwen.

Kwantumcomputers bieden een opwindende nieuwe benadering voor het oplossen van problemen die momenteel zelfs op de meest geavanceerde klassieke supercomputers onoplosbaar zijn.

Het bouwen van een kwantumcomputer in het lab is echter een grote uitdaging gebleken.

Onderzoekers van de Quantum Engineering Technology Labs (QET Labs) van de universiteit gebruiken enkelvoudige lichtdeeltjes, fotonen, om optische circuits te construeren die kwantumbits (qubits) aan informatie verwerken.

Gebruikmakend van dezelfde materialen en fabricagefaciliteiten die oorspronkelijk door de elektronica-industrie zijn ontwikkeld, QET Labs hebben zeer complexe circuits op siliciumchips gedemonstreerd die kleine aantallen fotonische qubits nauwkeurig kunnen verwerken. Hun bevindingen zijn gepubliceerd in het tijdschrift Optica Express .

Hoewel circuits bijna willekeurig groot kunnen worden gemaakt, is het moeilijk gebleken om tegelijkertijd veel perfecte en identieke fotonen te genereren voor het verwerken van grotere hoeveelheden kwantuminformatie.

Het onderzoeksteam, onder leiding van Dr. Gary Sinclair en Dr. Imad Faruque, uiteengezet om te onderzoeken of meerdere parallelle bronnen op een enkele siliciumchip kunnen worden gemaakt om perfecte en identieke enkele fotonen te genereren.

Dr. Imad Faruque zei:"We hebben voor het eerst aangetoond dat bijna perfecte enkelvoudige fotonen kunnen worden gegenereerd uit twee parallelle bronnen op dezelfde siliciumchip.

"Om dit aan te tonen, we namen fotonen van elke bron en voerden een 'kwantuminterferentie'-experiment uit:de ultieme test van fotonkwaliteit.'

De resultaten toonden aan dat met behulp van de huidige technieken fotonen die parallel in meerdere bronnen worden gegenereerd, tot 92 procent identiek aan elkaar kunnen worden gemaakt, en dat het mogelijk moet zijn dit nog verder te verbeteren door gebruik te maken van de nieuwste voorgestelde methoden.

Dr. Gary Sinclair voegde toe:"Het parallel genereren van veel identieke enkelvoudige fotonen is essentieel als we de proof-of-principle-experimenten die momenteel in het laboratorium worden uitgevoerd, willen opschalen tot iets dat groot genoeg is om een ​​praktisch bruikbaar computerhulpmiddel te worden.

"Ons experiment heeft experimenteel aangetoond dat dit voor het eerst haalbaar is. Deze demonstratie markeert een grote stap in quantum computing in silicium met fotonen en maakt de weg vrij voor een snelle schaalvergroting van de mogelijke quantum computing-demonstraties.

"Hoewel onze demonstratie een belangrijke stap is, er zijn nog veel meer hindernissen. Ons volgende doel is om de nieuwste ontwikkelingen in bronontwerp te gebruiken om aan te tonen dat we fotonen kunnen genereren die veel dichter bij 100 procent identiek zijn dan de 92 procent die tot nu toe is aangetoond."