La structure d'intrication d'un processeur quantique à grande échelle fait de lumière. Crédit :Shota Yokoyama 2019
Une équipe internationale de scientifiques australiens, Le Japon et les États-Unis ont produit un prototype d'un processeur quantique à grande échelle fait de lumière laser.
Basé sur une conception de dix ans de fabrication, le processeur a une évolutivité intégrée qui permet au nombre de composants quantiques - fabriqués à partir de lumière - de s'adapter à des nombres extrêmes. La recherche a été publiée dans Science aujourd'hui.
Les ordinateurs quantiques promettent des solutions rapides aux problèmes difficiles, mais pour ce faire, ils nécessitent un grand nombre de composants quantiques et doivent être relativement exempts d'erreurs. Les processeurs quantiques actuels sont encore petits et sujets aux erreurs. Cette nouvelle conception offre une solution alternative, en utilisant la lumière, atteindre l'échelle requise pour finalement surpasser les ordinateurs classiques sur des problèmes importants.
« Alors que les processeurs quantiques d'aujourd'hui sont impressionnants, il n'est pas clair si les conceptions actuelles peuvent être mises à l'échelle jusqu'à des tailles extrêmement grandes, " note le Dr Nicolas Menicucci, Chercheur en chef au Center for Quantum Computation and Communication Technology (CQC2T) de l'Université RMIT de Melbourne, Australie.
« Notre approche commence par une évolutivité extrême, intégrée dès le début, car le processeur, appelé état de cluster, est fait de lumière."
Un réseau de dispositifs optiques -- miroirs, diviseurs de faisceau, et fibres optiques -- tissent la lumière laser dans un processeur quantique optique. Crédit :CQC2T
Utiliser la lumière comme processeur quantique
Un état de cluster est une grande collection de composants quantiques intriqués qui effectuent des calculs quantiques lorsqu'ils sont mesurés d'une manière particulière.
"Pour être utile pour les problèmes du monde réel, un état de cluster doit être à la fois suffisamment grand et avoir la bonne structure d'intrication. Au cours des deux décennies qui ont suivi leur proposition, toutes les démonstrations précédentes d'états de cluster ont échoué sur l'un ou les deux de ces chefs d'accusation, " dit le Dr Menicucci. " Le nôtre est le premier à réussir dans les deux cas. "
Pour rendre l'état du cluster, des cristaux spécialement conçus convertissent la lumière laser ordinaire en un type de lumière quantique appelée lumière comprimée, qui est ensuite tissé dans un état de cluster par un réseau de miroirs, séparateurs de faisceaux et fibres optiques.
La conception de l'équipe permet à une expérience relativement petite de générer un immense état de cluster bidimensionnel avec une évolutivité intégrée. Bien que les niveaux de compression - une mesure de la qualité - soient actuellement trop faibles pour résoudre des problèmes pratiques, la conception est compatible avec les approches permettant d'atteindre des niveaux de compression de pointe.
L'équipe affirme que leur réalisation ouvre de nouvelles possibilités pour l'informatique quantique avec la lumière.
"Dans ce travail, pour la première fois dans n'importe quel système, nous avons créé un état d'amas à grande échelle dont la structure permet le calcul quantique universel. » Dit le Dr Hidehiro Yonezawa, Enquêteur en chef, CQC2T à UNSW Canberra. "Notre expérience démontre que cette conception est faisable et évolutive."
