Översikt över apparater. a, Ekvivalent kvantkretsdiagram som illustrerar funktionaliteten hos den fotoniska hårdvaran. Upp till åtta lägen som initierats som vakuum pressas med klämparametrarna rk och intrasslas (via den fasta enhetstransformationen i två lägen U(2) motsvarande en 50/50 stråldelare med den relativa ingångsfasen inställd för att producera tvåläges klämning vid utgång) för att bilda tvåläges klämda vakuumtillstånd. Programmerbara rotationsgrindar med fyra lägen (SU(4) transformation, representeras av de stora rutorna märkta U4) appliceras på varje fyra-mods underrum. Alla åtta lägen avläses individuellt genom mätningar i Fock-basen. b, Återgivning av chipet (baserat på en mikrograf av den faktiska enheten) som visar fiberoptiska ingångar och utgångar, och on-chip moduler för koherent pumpkraftdistribution, klämma, pumpfiltrering och programmerbara linjära optiska transformationer. c, Schematisk beskrivning av full apparat och kontrollsystem. Heldragna (streckade) svarta linjer indikerar digitala (analoga) elektroniska signaler; blå linjer indikerar optiska signaler. DAC, digital-till-analog-omvandlare; DAQ, datainsamling; PNR, fotonnummerupplösning. d, Fotografi av hela systemet (förutom för fotonnummerupplösningsdetektorhårdvara), som har monterats i ett standard serverställ. Kreditera: Natur (2021). DOI:10.1038/s41586-021-03202-1
Ett team av forskare och ingenjörer på det kanadensiska företaget Xanadu Quantum Technologies Inc., arbetar med National Institute of Standards and Technology i USA, har utvecklat en programmerbar, skalbart fotoniskt kvantchip som kan exekvera flera algoritmer. I deras tidning publicerad i tidningen Natur , gruppen beskriver hur de gjorde sitt chip, dess egenskaper och hur den kan användas. Ulrik Andersen med Danmarks Tekniska Universitet har publicerat en News &Views-artikel i samma tidskriftsnummer som beskriver aktuell forskning om kvantdatorer och arbetet av teamet i Kanada.
Forskare runt om i världen arbetar med att bygga en verkligt användbar kvantdator som kan utföra beräkningar som skulle ta traditionella datorer miljoner år att utföra. Hittills, de flesta sådana ansträngningar har fokuserats på två huvudarkitekturer – de baserade på supraledande elektriska kretsar och de baserade på fångade-jonteknologi. Båda har sina fördelar och nackdelar, och båda måste fungera i en underkyld miljö, gör dem svåra att skala upp. Att få mindre uppmärksamhet är att arbeta med en fotonikbaserad metod för att bygga en kvantdator. Ett sådant tillvägagångssätt har ansetts som mindre genomförbart på grund av problemen med att generera kvanttillstånd och även att transformera sådana tillstånd på begäran. En stor fördel fotonikbaserade system skulle ha jämfört med de andra två arkitekturerna är att de inte skulle behöva kylas – de skulle kunna arbeta i rumstemperatur.
I denna nya insats, gruppen på Xanadu har övervunnit några av problemen i samband med fotonikbaserade system och skapat ett fungerande programmerbart fotoniskt kvantchip som kan exekvera flera algoritmer och även skalas upp. De har döpt den till X8 fotonisk kvantbehandlingsenhet. Under operationen, chippet är anslutet till vad teamet på Xanadu beskriver som en källa för "klämt ljus" – infraröda laserpulser som arbetar med mikroskopiska resonatorer. Detta beror på att det nya systemet utför kontinuerlig variabel kvantberäkning snarare än att använda enfotongeneratorer.
Som en del av tillkännagivandet, Xanadu-representanter noterade att deras nya system är den första fotoniska kvantberäkningsplattformen som görs tillgänglig för allmänheten. De som vill köra applikationer på den kan välja system som kör 8 eller 12 qubits över Xanadus kvantmoln.
© 2021 Science X Network
