Достигнут новый уровень контроля над фотонами

Достигнут новый уровень контроля над фотонами

Исследовательская группа Окриджской Национальной лаборатории (ORNL) Департамента энергетики США научилась по-новому контролировать фотоны, несущие квантовую информацию. Результаты исследований публикует издание «Optica». Учёные группы квантовой информационной науки провели отдельные независимые операции одновременно на двух кубитах фотонов с разными частотами. Этими действиями наглядно демонстрируется ключевая возможность линейных оптических квантовых вычислений.

Универсальные квантовые вычисления

Специалистам, работающим с частотно-кодированными кубитами, и раньше удавалось выполнить одну операцию на двух кубитах одновременно, но этот подход виделся не приемлемым для процессов квантовых вычислений. Для реализации метода универсальных квантовых вычислений требуется одновременное выполнение разных операций с разными кубитами, что и было достигнуто на уровне последнего исследования.

Многие исследовательские группы занимаются обработкой информации посредством фотонов, но никто прежде не задумывался о посылке нескольких фотонов через одну волоконно-оптическую нить в одном пространстве и обрабатывать информацию по-разному. Квантовый частотный процессор, используемый группой исследователей ORNL, позволил манипулировать частотой фотонов, и тем самым достичь уровня суперпозиции — состояния, при котором обеспечиваются операции вычисления.

Применив собственный процессор, исследовательская группа продемонстрировала на 97% видимость вмешательства — показатель того, как похожи два фотона, по сравнению с 70% скорости видимости, полученной аналогичными исследованиями. Из полученных результатов выяснилось, что состояния фотонов выдерживались практически одинаковыми.


Также в процессе эксперимента применяли статистический метод, связанный с машинным обучением, с целью подтверждения выполнения операции с очень высокой точностью и полностью контролируемым образом. Так удалось извлечь максимальный объём информации относительно состояний экспериментальной системы. Следует отметить – учёные использовали байесовский вывод, вместо более распространенных статистических методов.

Теория транспорта для стабилизации

Эта работа отметилась первым случаем исследований, когда экспериментальный процесс вернул реальный результат. Подтвердился факт надёжности действия экспериментальной установки при высоком уровне стабильности и контроля. Когда фотоны следуют разными путями внутри оборудования, эти элементы испытывают разные фазовые изменения, что приводит к нестабильности. Когда же организуется транспорт фотонов по единому пути, в таком случае волоконно-оптическая цепь лучше поддаётся контролю.

В свою очередь, стабильность и контроль позволяют осуществлять операции, сохраняющие информацию. Сокращается время обработки информации, повышается энергетическая эффективность. Таким образом, работа явившаяся продолжением предыдущих демонстраций квантовой обработки информации, фактически продемонстрировала новую телекоммуникационную технологию.


На основе информации: ORNL


Добавить комментарий

Внимание: Спам не пройдёт. Работает фильтрация комментариев. *