Кубиты (квантовые биты) являются чувствительными квантовыми версиями сегодняшних компьютерных нулей и единиц (битов) и являются основой квантовых компьютеров. Фотоны — это частицы света, и они являются многообещающим способом реализации отличных кубитов.
Одна из важнейших задач — успешно задействовать квантовую телепортацию, которая передает кубиты от одного фотона к другому. Однако обычная экспериментальная реализация квантовой телепортации заполняет лабораторию и требует кропотливой настройки сотен оптических инструментов, что далеко от масштаба и надежности устройства, необходимого в современном компьютере или портативном устройстве.В 2013 году профессору Фурусаве и его коллегам удалось реализовать идеальную квантовую телепортацию, однако для этого потребовалась установка, занимающая несколько квадратных метров; На создание потребовалось много месяцев, и они достигли предела масштабируемости.
Новое исследование в Бристольском университете под руководством профессора Джереми О’Брайена взяло эти оптические схемы и реализовало их на кремниевом микрочипе размером всего несколько миллиметров (0,0001 квадратный метр) с использованием самых современных методов нанопроизводства. Это первый раз, когда квантовая телепортация была продемонстрирована на кремниевом чипе, и результат радикально решил проблему масштабируемости. Команда исследователей сделала значительный шаг к своей конечной цели — интеграции квантового компьютера в фотонный чип.
Несмотря на то, что в современных вычислительных технологиях был достигнут значительный прогресс, их производительность сейчас достигает фундаментального предела классической физики. С другой стороны, было предсказано, что принципы квантовой механики позволят разработать сверхбезопасную квантовую связь и сверхмощные квантовые компьютеры, преодолев ограничения современных технологий. Одним из наиболее важных шагов в достижении этого является создание технологий квантовой телепортации (передачи сигналов квантовых битов в фотонах от отправителя к получателю на расстоянии).
Реализация телепортации на микрочип — важный строительный блок, раскрывающий потенциал практических квантовых технологий.Профессор Акира Фурусава из Токийского университета сказал: «Это последнее достижение позволяет нам выполнять идеальную квантовую телепортацию с помощью фотонного чипа. Следующим шагом является интеграция всей системы квантовой телепортации».
Профессор Джереми О’Брайен, директор Центра квантовой фотоники в Бристольском университете, который руководил исследованием в Бристоле, сказал: «Возможность воспроизвести оптическую схему, для которой обычно требуется оптический стол размером с комнату, на фотонике. Микросхема является чрезвычайно важным достижением.
Фактически, мы уменьшили очень сложную квантовую оптическую систему на десять тысяч размеров ".Исследование опубликовано на этой неделе в журнале Nature Photonics.