Квантовото изчисление представлява потенциална революционна технология, която може далеч да надмине техническите ограничения на съвременните-компютърни системи за някои задачи. Съставянето на практични широкомащабни-квантови компютри обаче остава предизвикателство, особено поради сложните и деликатни техники.
В някои квантови изчислителни системи единични йони (заредени атоми като стронций) се улавят и излагат на електромагнитни полета, включително лазерна светлина, за да произведат определени ефекти, използвани за извършване на изчисления. Такива вериги изискват много различни дължини на вълната на светлината да бъдат въведени в различни позиции на устройството, което означава, че множество лазерни лъчи трябва да бъдат правилно подредени и доставени до определената зона. В тези случаи практическите ограничения на доставянето на много различни лъчи светлина наоколо в ограничено пространство се превръщат в трудност.
За да се справят с това, изследователи от университета в Осака проучиха уникални начини за доставяне на светлина в ограничено пространство. Тяхната работа разкри енергийно{1}}ефективна нанофотонна верига с оптични влакна, прикрепени към вълноводи за доставяне на шест различни лазерни лъча до техните дестинации. Констатациите са публикувани вAPL Quantum.
„Все още не са разработени мащабируеми практични методи за конфигуриране на фотонни вериги, свързани с квантови компютри с уловени{0}}йони, за да се позволи доставянето на лазерна светлина“, казва авторът Алто Осада. „За да преодолеем това предизвикателство, искахме да създадем ефективен метод, който отчита всички зони на улавяне в йонен капан.“
Като част от изследването, вълноводите трябваше да бъдат разделени и пренаредени по творчески начини вътре в схемата, за да предадат различните лазерни лъчи на правилните места. Дизайнът също така трябваше да вземе предвид способността за независимо изключване и включване на лазерните лъчи, като същевременно осигурява възможно най-висока енергийна ефективност.
Получените вълноводни модели изглеждат като сложни,-привличащи вниманието гоблени, докато лазерните лъчи се пресичат един върху друг и се движат през веригите.
„Нашата работа показва, че този подход може да позволи няколкостотин кубита на един чип“, посочва Осада. Кюбитите се отнасят до основните единици на квантовите изчисления, върху които работят квантови алгоритми, за да се справят с проблеми от реалния-свят.
Изследователите са използвали два подхода за формиране на модели, наречени балонно сортиране и блоково дублиране. Установено е, че и двата модела имат предимства, като изследователите предполагат, че изборът между двата ще зависи от фактори като броя на необходимите лазерни лъчи и загубите на фотонни елементи. Проучването успешно подчерта осъществимостта и потенциала на използването на сложни модели на вълноводи във веригите, за да доведат лъчи светлина до уловени йони.
Това изследване предоставя вълнуващи последици, че същата концепция може да се приложи не само към квантовите изчисления, но и към производството на усъвършенствани оптични системи, представляващи важен технологичен пробив с широк спектър от приложения.
