Quantumcomputers beloven computergebruik veel verder te brengen dan wat de huidige computers kunnen, maar dit potentieel moet nog worden gerealiseerd. In hun zoektocht naar een manier om kwantumsuprematie aan te tonen, ontwikkelen onderzoekers van het door de EU gefinancierde PHOQUSING-project een hybride computersysteem op basis van geavanceerde geïntegreerde fotonica die klassieke en kwantumprocessen combineert.

Het doel van het project is om een ​​kwantumbemonsteringsmachine te ontwikkelen die Europa in de voorhoede van fotonische kwantumcomputing zal plaatsen. Met dit doel voor ogen heeft PHOQUSING-projectpartner QuiX Quantum in Nederland de grootste kwantumfotonische processor ontwikkeld die compatibel is met kwantumdots (halfgeleiderkristallen ter grootte van een nanometer die licht van verschillende kleuren uitstralen wanneer ze worden verlicht door ultraviolet licht). De processor is het centrale onderdeel van de kwantumbemonsteringsmachine, een quantumcomputerapparaat voor de korte termijn dat een kwantumvoordeel kan aantonen.

"Er wordt aangenomen dat kwantumbemonsteringsmachines op basis van licht veelbelovend zijn voor het aantonen van een kwantumvoordeel", meldt een nieuwsbericht op de QuiX Quantum-website. "Het probleem van het trekken van steekproeven uit een kansverdeling, wiskundig te complex voor een klassieke computer, kan eenvoudig worden opgelost door licht te laten voortplanten [sic] door dergelijke kwantumbemonsteringsmachines. De kern van kwantumbemonsteringsmachines zijn grootschalige lineaire optische interferometers, d.w.z. fotonische processors."

Een blik op de chip

De processor die het onderzoeksteam heeft ontwikkeld, is een 20-mode siliciumnitride-fotonische chip van "recordformaat" die is geoptimaliseerd voor gebruik in het nabij-infrarode golflengtebereik, werkend bij een golflengte van 925 nanometer. Volgens een webinar-video waarin de processor wordt gepresenteerd, maken de 20 invoermodi met 190 eenheidscellen en 380 afstembare elementen deze processor waarschijnlijk de meest complexe fotonische chip die momenteel beschikbaar is. Naast het grote aantal modi, omvatten de belangrijkste kenmerken van de kwantumfotonische processor lage optische verliezen (van 2,9 decibel per modus) en hoge betrouwbaarheid (99,5% voor permutatiematrices en 97,4% voor Haar-willekeurige matrices). De kant-en-klare processor maakt ook goed zichtbare kwantuminterferentie mogelijk (98 %).

Prof. Fabio Sciarrino zegt:"De gevestigde, hoogwaardige fotonische technologie die door QuiX Quantum wordt geleverd, is cruciaal voor het succes van het project, omdat het voorziet in de behoefte aan een overgang van wetenschap naar technologie die nodig is voor het ontwikkelen van bruikbare kwantumberekeningen." Het project brengt zeven partners uit Frankrijk, Italië, Nederland en Portugal samen:vijf academische en onderzoeksorganisaties en twee industriële spelers, allemaal Europese leiders op het gebied van kwantuminformatieverwerking en geïntegreerde fotonica. + Verder verkennen

Kwantummachine Borealis behaalt rekenvoordeel met programmeerbare fotonische sensor