Vijftig is een kritiek getal voor kwantumcomputers die problemen kunnen oplossen die klassieke supercomputers niet kunnen oplossen. Het bewijzen van kwantumsuprematie vereist minimaal 50 qubits. Voor kwantumcomputers die met licht werken, het is evenzeer noodzakelijk om ten minste 50 fotonen te hebben. En wat meer is, deze fotonen moeten perfect zijn, anders zullen ze hun eigen kwantumcapaciteiten verslechteren. Het is deze perfectie die het moeilijk maakt om te realiseren. Niet onmogelijk, echter, die wetenschappers van de Universiteit Twente hebben aangetoond door aanpassingen van de kristalstructuur in bestaande lichtbronnen voor te stellen. Hun bevindingen zijn gepubliceerd in Fysieke beoordeling A .

Fotonen zijn veelbelovend in de wereld van quantum computing, met zijn eisen van verstrikking, superpositie en interferentie. Dit zijn eigenschappen van qubits, ook. Ze maken het mogelijk om een ​​computer te bouwen die werkt op een manier die totaal anders is dan het maken van berekeningen met standaardbits die enen en nullen vertegenwoordigen. Al vele jaren, onderzoekers hebben voorspeld dat kwantumcomputers in staat zijn om zeer complexe problemen op te lossen, zoals het onmiddellijk berekenen van alle trillingen in een complex molecuul.

Het eerste bewijs van quantum suprematie is er al, bereikt met supergeleidende qubits en op zeer gecompliceerde theoretische problemen. Er zijn minimaal ongeveer 50 kwantumbouwstenen nodig, of ze nu in de vorm van fotonen of qubits zijn. Het gebruik van fotonen kan voordelen hebben ten opzichte van qubits:ze kunnen bij kamertemperatuur werken en zijn stabieler. Er is één belangrijke voorwaarde:de fotonen moeten perfect zijn om het kritische aantal van 50 te bereiken. UT-wetenschappers hebben nu aangetoond dat dit haalbaar is.

Een deel van het foton weggooien

Maar wat is een "perfect foton, " toch? De foton-lichtbron kan verliesgevend zijn, in welk geval, een verwacht foton zal niet verschijnen. Maar je zou ook een foton kunnen verliezen - en dus de computerresultaten - die door een reeks lichtgeleidende kanalen gaan voor kwantumberekeningen. De belangrijkste oorzaak van imperfectie, echter, is dat de lichtbron fotonen produceert die elk net iets anders zijn, wanneer ze precies hetzelfde zouden moeten zijn. Stel je een fotonenpaar voor dat uit de lichtbron komt, waarvan de ene rood is en de andere wat meer oranje. Ze hebben veel, maar niet genoeg, met elkaar gemeen. Het lijkt voor de hand liggend om een ​​filter te gebruiken om ze allebei rood te maken. Maar je verliest een deel van het foton, waardoor kwantumberekeningen onmogelijk worden, aangezien de onvolkomenheden gekoppeld blijven. Zelfs in een systeem dat met enige onvolmaaktheid kan omgaan, het kritieke aantal van 50 wordt nooit bereikt, en daar gaat suprematie.

Crystal-domeinen

De onderzoekers gingen terug naar de basis:naar de lichtbron, om te bepalen of er ruimte is voor verbetering. Ze wilden de kristalstructuur van de lichtbron verbeteren. Door te spelen met de voorkeursoriëntatie in de kristallen en deze op te delen in domeinen, het was mogelijk om licht te produceren met de gewenste eigenschappen. Sinds enkele jaren, onderzoekers hebben gewerkt aan vaste domeinen. Het variëren van de domeinen, echter, is vereist voor een betere afstemming van de lichteigenschappen. In veel laboratoria over de hele wereld, onderzoekers bestuderen deze methode om licht te manipuleren. Deze nieuwe publicatie voegt een nieuwe manier toe om het kristal te optimaliseren door de realisatie van perfecte fotonen te benaderen.