Ett team av forskare från Shanghai Jiao Tong University och University of Science and Technology i Kina har utvecklat ett chip som möjliggör tvådimensionella kvantpromenader av enstaka fotoner på en fysisk enhet. I sitt papper publicerat på open access -webbplatsen, Vetenskapliga framsteg gruppen beskriver chipet och varför de tror att det var viktigt att utveckla det.

Quantum promenader är kvantversionen av klassiska slumpmässiga promenader, som är ett matematiskt medel för att beskriva en naturlig slumpmässig promenad, t.ex., helt enkelt vandra runt slumpmässigt. För att beskriva sådana promenader, matematiker och datavetare använder sannolikhetsfördelningsnät som visar en aktuell position och möjliga nästa steg. Quantum promenader används för att bygga modeller som visar slumpmässigt odlade, sofistikerade och komplexa nätverk som det mänskliga neurala nätverket. De kan också användas för att skapa nätverk för faktisk användning i applikationer, och kan en dag användas i kvantbaserade robotar.

Som forskarna noterar, en kvantdator bör ge exponentiella fördelar jämfört med klassiska system på grund av deras karaktär. För detta ändamål, forskare har arbetat med att genomföra kvantpromenader i en fysisk maskin som ett led i att utveckla en verkligt användbar kvantdator. I denna nya insats, forskarna rapporterar att de har utvecklat ett chip som utför kvantpromenader på ett tvådimensionellt 49x49 rutnät-det största som hittills skapats av något lag.

Det tredimensionella chipet, laget rapporterar, skapades med en teknik som kallas femtosekundskrivning. Den använder den yttre geometrin för fotoniska vågledaruppsättningar som ett medel för att utföra kvantgångarna med en enda foton. De noterar också att de testade chipet genom att observera mönster och variansprofiler och jämföra dem med simuleringsstudier. De föreslår vidare att förutom att göra framsteg mot en verkligt användbar kvantdator, chipet kan också användas för att öka prestanda för analog kvantberäkning eller kvantsimulatorer.

Om forskare kan skapa kvantdatorer med mycket stora, eller till och med obegränsad storlek rutnät, det kan vara möjligt att skapa och använda nätverk så komplexa som det mänskliga nervsystemet.

© 2018 Phys.org