(a) Configuration expérimentale pour l'échantillonnage de bosons avec perte. La configuration contient quatre parties. La première partie est une source de photons uniques provenant d'un micropilier à points quantiques. Il est placé à l'intérieur d'un cryostat 4.2 K, et une microscopie confocale est utilisée pour exciter la boîte quantique et collecter sa fluorescence de résonance. La deuxième partie est constituée de six démultiplexeurs en cascade qui séparent le flux de photons uniques en sept modes spatiaux différents. Sept fibres monomodes de différentes longueurs sont utilisées pour compenser le retard entre sept modes différents. La troisième partie est le réseau photonique à ultra-faible perte; les photons uniques démultiplexés sont injectés dans un réseau photonique de forme carrée 16 × 16 modes, qui contient 113 séparateurs de faisceaux et 14 miroirs. La dernière partie est la détection; 13 détecteurs monophotoniques supraconducteurs à nanofils et 3 détecteurs d'avalanche à base de silicium sont utilisés pour détecter les photons, et une unité de comptage de coïncidences faite maison enregistre tous les événements sans collision (non représentés). (b) Le circuit photonique équivalent de notre interféromètre de mode 16 × 16, qui est entièrement connecté et a un taux de transmission supérieur à 99%. (c) Réseau photonique à ultra-faible perte agrandi avec une taille de 50,91 mm × 45,25 mm × 4,00 mm. Crédit :arXiv : 1801.08282 [quant-ph]
Une équipe de chercheurs de Chine, L'Allemagne et les États-Unis ont découvert que l'échantillonnage de bosons avec des photons est une option viable pour tester la suprématie quantique, malgré la fuite de photons d'un système de test donné. Dans leur article publié dans la revue Lettres d'examen physique , le groupe décrit tester l'idée à l'aide de photons émis par une boîte quantique.
Dans le monde informatique, prouver qu'un ordinateur quantique surpassera toujours une machine classique lorsqu'il travaillera sur certains problèmes difficiles est connu sous le nom de suprématie quantique. Mais à mesure que les travaux progressent vers le développement d'un ordinateur quantique vraiment utile, les scientifiques continuent de repousser les limites des ordinateurs traditionnels. Par conséquent, les chercheurs explorent comment concevoir et développer des tests appropriés pour comparer les types d'architectures. Dans ce nouvel effort, les chercheurs se sont penchés sur l'idée d'un échantillonnage de bosons avec des photons comme test pour les deux types de machines. Des recherches antérieures sur l'idée ont suggéré qu'elle ne serait pas utile en raison de problèmes résultant de la fuite de photons du système.
Le scénario du système d'échantillonnage de bosons fonctionne en créant un environnement dans lequel les photons sont introduits dans un appareil pendant une période donnée et sont autorisés à interagir - des mesures sont prises de leurs positions pendant la même période. L'idée est de simuler la distribution de la localisation des photons sur plusieurs échantillons, une corvée qui, selon des recherches antérieures, prendrait beaucoup plus de temps sur les ordinateurs d'aujourd'hui que sur les machines quantiques en raison de la nécessité de prendre en compte les interactions aléatoires qui se produisent. La crainte était que les photons perdus à cause des fuites rendent une telle approche peu pratique pour tester la suprématie quantique.
Pour tester l'idée, les chercheurs ont mis en place un dispositif physique, un point quantique semi-conducteur à l'intérieur d'une cavité. Le point servait d'atome virtuel :il émettait des photons (bosons) lorsqu'il était tiré par un laser. Ces photons ont ensuite été envoyés à travers un réseau d'objets optiques qui les ont amenés à emprunter plusieurs voies, générer un réseau virtuel. Un détecteur de photons a été placé à toutes les sorties dans le but de noter leurs positions. Les chercheurs ont découvert que de nombreux échantillons de "photons perdus" étaient en fait utiles, ce qui a permis d'améliorer le taux d'acquisition des données. Et cela a montré que l'idée devrait être une approche réalisable pour tester la suprématie quantique.
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