Фотонный пулемет для квантовых компьютеров

В вычислительной технике есть одно очень простое правило, остающееся верным и в необычном квантовом мире: увеличение числа элементов для хранения информации ведет к приросту мощности компьютера. Увеличение числа квантовых битов, или кубитов, в квантовом компьютере ведет к еще большему приросту — каждый дополнительный кубит удваивает мощность компьютера.

Однако увеличение количества кубитов оказалось для исследователей довольно замысловатой задачей из-за трудностей, связанных с производством частиц в сцепленном состоянии. Ныне группа исследователей создала устройство, способное в пулеметном темпе<выстреливать>множеством сцепленных фотонов.

Все существовавшие до сих пор методы создания сцепленных фотонов выдавали отдельные группы фотонов более или менее случайным образом, рассказывает Терри Рудольф (Terry Rudolph) из Имперского колледжа Лондона (Imperial College London).<Ученым удавалось получать до шести сцепленных фотонов, но они появлялись совершенно непредсказуемо. В конечном счете, это никак не могло помочь в создании работающего должным образом квантового компьютера>.

Рудольф и Нетанель Линднер (Netanel Lindner) из Техниона — Израильского технологического института (Technion — Israel Institute of Technology) в Хайфе — совместно разработали проект системы, способной по первому требованию выстреливать большим количеством сцепленных фотонов. Она получила название<фотонного пулемета>.

В основе устройства лежит<квантовая точка>— нанокристалл, заключенный внутри полупроводника, охлажденного до очень низкой температуры. Когда на квантовую точку попадает короткая и интенсивная вспышка света, один из электронов в точке переходит в возбужденное состояние. Возвращаясь на соответствующий состоянию покоя энергетический уровень, он излучает фотон.

<Мы можем манипулировать электроном так, чтобы он оказался в сцепленном состоянии с фотоном>, — говорит Рудольф. При повторном возбуждении электрон снова испустит фотон; этот фотон также будет в сцепленном состоянии с электроном, а значит, и с первым фотоном. Процесс можно повторять сколько угодно раз, получив в итоге цепочку сцепленных фотонов, вполне готовую для включения в систему квантового компьютера.

Изначально Рудольф и Линднер оценивали производительность своего устройства в 12 выдаваемых за раз кубитов.<Думаю, в разговорах с разными экспериментаторами мы были слишком скромны>, — замечает Рудольф. — Текущая эффективность собирания делает вполне возможным получение 20 или даже 30 сцепленных фотонов, что может привести к созданию систем, намного превосходящих классические компьютеры>.

Исследователи считают, что работоспособная модель устройства может быть построена уже в ближайшие годы.<Только в последний год или около того технологии нанопроизводства сделали это возможным>, — утверждает Рудольф.

Проект квантового пулемёта уже привлек к себе повышенный интерес в научной среде.<Это настоящий шедевр>, — отмечает Эндрю Уайт (Andrew White) из Квинслендского университета в Брисбейне, Австралия.<Думаю, это одна из самых замечательных теорий, о которых мне только приходилось слышать за последние пять лет — она произведет настоящий переворот в создании фотонных квантовых компьютеров>, — заключает специалист. Об этом сообщает агентство "Информнаука".