Cinquante est un nombre critique pour les ordinateurs quantiques capables de résoudre des problèmes que les supercalculateurs classiques ne peuvent résoudre. Prouver la suprématie quantique nécessite au moins 50 qubits. Pour les ordinateurs quantiques fonctionnant avec la lumière, il est également nécessaire d'avoir au moins 50 photons. Et ce qui est plus, ces photons doivent être parfaits, ou bien ils aggraveront leurs propres capacités quantiques. C'est cette perfection qui rend difficile à réaliser. Pas impossible, cependant, ce que des scientifiques de l'Université de Twente ont démontré en proposant des modifications de la structure cristalline à l'intérieur des sources lumineuses existantes. Leurs conclusions sont publiées dans Examen physique A .

Les photons sont prometteurs dans le monde de l'informatique quantique, avec ses exigences d'enchevêtrement, superposition et interférence. Ce sont des propriétés des qubits, également. Ils permettent de construire un ordinateur qui fonctionne d'une manière totalement différente de faire des calculs avec des bits standard qui représentent des uns et des zéros. Depuis de nombreuses années maintenant, les chercheurs ont prédit des ordinateurs quantiques capables de résoudre des problèmes très complexes, comme calculer instantanément toutes les vibrations dans une molécule complexe.

La première preuve de la suprématie quantique est déjà là, réalisé avec des qubits supraconducteurs et sur des problèmes théoriques très compliqués. Environ 50 blocs de construction quantiques sont nécessaires au minimum, qu'ils soient sous forme de photons ou de qubits. L'utilisation de photons peut présenter des avantages par rapport aux qubits :ils peuvent fonctionner à température ambiante et ils sont plus stables. Il y a une condition importante :les photons doivent être parfaits pour atteindre le nombre critique de 50. Dans leur nouvel article, Les scientifiques de l'UT ont maintenant démontré que cela est faisable.

Jeter une partie du photon

Mais qu'est-ce qu'un "photon parfait, " de toute façon? La source de lumière photonique peut être avec perte, dans quel cas, un photon attendu n'apparaîtra pas. Mais vous pourriez également perdre un photon - et donc les résultats informatiques - en se déplaçant à travers un ensemble de canaux conducteurs de lumière pour les calculs quantiques. La principale cause d'imperfection, cependant, est que la source lumineuse produit des photons qui sont chacun légèrement différents, alors qu'ils devraient être exactement les mêmes. Imaginez une paire de photons qui sort de la source lumineuse, dont l'un est rouge et l'autre un peu plus orange. Ils ont beaucoup, mais pas assez, en commun. Utiliser un filtre pour les rendre tous les deux rouges semble évident. Mais vous perdrez une partie du photon, rendant ainsi les calculs quantiques impossibles, tant que les imperfections restent couplées. Même dans un système qui peut gérer certaines imperfections, le nombre critique de 50 n'est jamais atteint, et c'est parti pour la suprématie.

Domaines de cristal

Les chercheurs sont revenus à l'essentiel :à la source lumineuse, pour déterminer s'il y a place à amélioration. Ils voulaient améliorer la structure cristalline de la source lumineuse. En jouant sur l'orientation privilégiée des cristaux et en les divisant en domaines, il était possible de produire de la lumière avec les propriétés souhaitées. Depuis quelques années maintenant, les chercheurs ont travaillé sur des domaines fixes. Varier les domaines, cependant, est nécessaire pour une meilleure adaptation des propriétés de la lumière. Dans de nombreux laboratoires à travers le monde, des chercheurs étudient cette méthode de manipulation de la lumière. Cette nouvelle publication ajoute une nouvelle façon d'optimiser le cristal en s'approchant de la réalisation de photons parfaits.