Международная группа ученых из Австралии, Японии и Соединенных Штатов создала опытный образец крупномасштабного квантового процессора, состоящего исключительно из лазерного света. Концепция такого процессора была разработана чуть более десяти лет назад, этот процессор имеет масштабируемую архитектуру, позволяющую увеличивать количество квантовых вычислительных узлов, состоящих из света, практически до бесконечности.
“Современные квантовые процессоры являются большими, сложными и дорогостоящими устройствами, архитектура которых с трудом поддается крупному масштабированию” – пишут исследователи, – “Выбранный нами подход изначально ориентирован на масштабирование из-за того, что процессор, называемый групповым состоянием, сделан исключительно из света”.
Групповое состояние (cluster state) представляет собой большое количество запутанных друг с другом квантовых компонентов, которые позволяют выполнять квантовые вычисления, осуществлять передачу информации и выполнять все необходимые базовые функции.
“Для того, чтобы групповое состояние могло быть использовано в реальном мире, оно должно быть одновременно большим и иметь правильную структуру запутанности элементов. За десятилетие исследований в данном направлении ни одно созданное групповое состояние не было работоспособным, потерпев неудачу в одном из двух или обоих случаев” – пишут исследователи, – “Наша реализация стала первой, преуспевшей во всех отношениях”.
Для создания группового состояния ученые использовали специальные кристаллы, позволяющие преобразовать обычный лазерный свет в специальную квантовую форму, называемую сжатым светом. Этот сжатый свет, пропущенный через сложнейшую систему зеркал, оптических расщепителей, оптоволоконных световодов и других оптических компонентов, позволяет получить в рабочем пространстве двухмерное групповое состояние, размером 5 на 1240 узлов. Каждый узел – это отдельный квантовый компонент (кубит), способный самостоятельно или совместно с другими выполнять обработку квантовой информации.
И хотя степень сжатия этого состояния, которая определяет его качество, еще мала для решения практических вычислительных задач, все указывает на то, что выбранные учеными принципы работоспособны и в ближайшем времени им удастся получить требуемую степень сжатия группового состояния.
“В своей работы мы создали крупномасштабное групповое состояние, структура которого уже позволяет выполнять некоторые квантовые вычисления” – пишут исследователи, – “Все это является самой первой демонстрацией того, что заложенные идее работоспособны, создание “светового” квантового процессора выполнимо, а созданная архитектура является масштабируемой до любого уровня сложности”.
