物理学家曾经展现了一种可以操纵单个光子的硅芯片,从而完成了量子光子处置器

在嵌入笔记本电脑或智能手机的普通硅计算机芯片中,信息出现爲两种形态之一:0或1.在量子计算机中,量子位(或量子位)也可以同时存储和中继两种形态,持有指数级更多的信息。

两个量子比特可以对四个值执行操作,三个在八个值上执行操作,以此类推,两个幂-它们可以同时执行此操作,而传统的位必需采用一个地位。因而,量子计算机的速度能够比树立在冯·诺依曼架构上的普通硅计算机快数十亿倍。作爲类比,想象一下可以一次读取整个图书馆而不是一本书。
可编程的光学量子计算机快要实现了吗?-量子客
据估量,具有50个量子比特的量子计算机在处理量子采样成绩方面比如今最快的超级计算机更弱小。量子计算机可以处理大数据成绩,这些成绩触及从少量选项中寻觅最佳处理方案,这关于许多医学范畴(即蛋白质折叠,基因测序)和气候研讨以及平安性(其中一个)十分重要。量子计算机的最大卖点)。黑客可以在您不晓得的状况下立刻复制您的电子邮件;但是,量子零碎的黑客遭到物理定律的约束而留下痕迹。

依据麦肯锡公司的数据,2015年,全球约有7,000名研讨人员在该范畴任务,每年破费约15亿美元。但虽然该行业努力将量子计算机投入市场,但停顿相当迟缓。

像IBM或谷歌这样的大少数量子比特公司曾经成功完成了几十个。这些机器中的大少数都在超导线上运转,这些线在接近相对零度的状况下被冷却。成绩在于电子的量子比特根本上与一切事物互相作用,并且防止量子退相关(波函数和量子比特的解体)是十分具有应战性的。但是,在量子计算机设计的另一种办法中,原子不是经过冷却温度而是经过激光坚持在原位。

与电子不同,光子不与环境互相作用,因而没有短的相关工夫成绩。最重要的是,光子可以高精度地停止操作,并以光速疾速行进。

与此同时,光子刚刚互相穿过的现实也使得迷信家们无法像运用超导机器那样运用复杂的办法来完成量子操作。

如今,布里斯托大学的研讨人员能够找到了一个优雅的处理方案。他们设计了一种硅光子芯片,将光子分红不同的空间形式,沿着固定途径引导光子。该芯片由许多干预仪组成,这些干预仪担任将光子分红不同的形式,其中每个形式经过特定的波导。根本上,这个干预仪的迷宫充任单个门。

爲了展现其设备的功用,研讨人员施行了98个不同的双量子比特门,每组执行约1,000次测量。操作在93%的工夫内成功完成,这与世界上其他类型的量子计算相当。例如,超导量子计算机的完成率约爲90%至95%。该团队甚至在光子芯片上运转了优化算法。

值得留意的是,从单个激光光源,芯片发生成对的光子量子位。将来的应战将是弄清楚如何发生更多相反和纠缠的光子。目前运用的硬件适用于两个量子比特,但关于数百个,您需求完全不同的配置。例如,光子检测器放置在芯片内部。更重要的是,合适足够的移相器和分束器以顺应数百个量子比特如今听起来令人生畏,但迷信家们置信他们可以做到这一点。