Wetenschappers van Raytheon BBN Technologies hebben een nieuwe manier ontwikkeld om een ​​enkel foton te detecteren, of lichtdeeltje - een ontwikkeling met grote toepassingen voor sensoren, communicatie en exponentieel krachtigere kwantumcomputerprocessors.

Het team heeft zijn werk gepubliceerd, die draait om het gebruik van een component genaamd Josephson-junctie, in het wetenschappelijk tijdschrift Wetenschap . De ontdekking bouwt voort op het eerdere onderzoek van hetzelfde team naar een microgolfstralingsdetector 100, 000 keer gevoeliger dan bestaande systemen.

"Een Josephson-knooppunt in kwantumcomputers is analoog aan een transistor voor moderne elektronica, dus ze zijn super belangrijk, " zei Kin Chung Fong, een wetenschapper op het gebied van kwantuminformatieverwerking bij Raytheon BBN Technologies en een onderzoeksmedewerker aan de Harvard University. "Ons nieuwe apparaat stelt deze basiseenheid in kwantumcomputing in staat om via slechts één foton te communiceren. Het zal de snelheid in de communicatie verbeteren en kan kwantumnetwerken en detectie mogelijk maken."

Onderzoekers en laboratoria over de hele wereld zijn begonnen met het bouwen van grotere kwantumcomputers, op zoek naar de belofte van een snellere verwerking.

"In theorie kunnen kwantumcomputers het overnemen waar traditionele computers geen rekenkracht meer zouden hebben, " zei Brad Tousley, voorzitter van Raytheon BBN Technologies. "Kwantumcomputers zijn bijzonder goed in het oplossen van kritieke optimalisatieproblemen. Een voorbeeld zou zijn voor een computerondersteund ontwerp van een groot systeem zoals een vliegtuig. Quantum computing maakt een meer eindige analyse mogelijk van zoiets als een vleugelvorm dan ooit tevoren. Fundamentele alledaagse verwerking optimalisatie is het eerste probleem dat we willen aanpakken met quantum computing."

De technische beperking was de achtergrondruis die ervoor zorgt dat qubits geheugen verliezen, fouten maken in de verwerking. Terwijl andere onderzoekers het geluid als een probleem zien, Fong en zijn team zien kansen.

Hun methode werkt een beetje als een snelweg, waar supergeleidende ladingen de rol van auto's spelen. In principe, ze kunnen heel snel bewegen zonder tegen elkaar aan te botsen. Achtergrondgeluid is als een kapotte auto op de middelste rijstrook - het verbreekt de verkeersstroom.

"De onderbreking kan de gegevens in kwantumcomputertoepassingen vernietigen, " zei Fong. "Echter, we kunnen hetzelfde fenomeen gebruiken om een ​​enkel foton te detecteren, zodat het verkeer kan blijven doorstromen."

De ontdekking maakt deel uit van een onderzoeksinspanning bij Raytheon BBN Technologies, een dochteronderneming van Raytheon Intelligence &Space. Raytheon BBN levert al meer dan 70 jaar geavanceerd technologisch onderzoek en ontwikkeling, vaak dienend als een cruciale schakel tussen het leger en onderzoekers aan universiteiten. Als voorbeeld, het was een van de eerste knooppunten in het ARPANET, de voorloper van het internet, gefinancierd door het Defense Advanced Research Projects Agency, of DARPA. Wetenschappers van Raytheon BBN werken in brede portfolio's, terwijl kwantumengineering en computing veelbelovend blijven voor de mogelijkheden van de volgende generatie.

"Deze ontdekking zal ervoor zorgen dat kwantumprocessors als nooit tevoren kunnen worden verbonden, Tousley zei. "De volgende stap is het karakteriseren van de prestaties en het opschalen naar meer dan één apparaat in parallel of het koppelen van meerdere apparaten."

Het Raytheon BBN-team is van mening dat ze de systeemtechnische expertise hebben om dit basisonderzoek naar meer praktische toepassingen te brengen.

"We hebben een technologische leegte gevuld met de eerste Josephson-junctie om een ​​enkel foton te detecteren, "zei Fong. "Het is een technologie die netwerken mogelijk maakt, communicatie en rekenen. We zijn eigenlijk maar aan de oppervlakte."