Présentation de l'appareil. une, Schéma de circuit quantique équivalent illustrant la fonctionnalité du matériel photonique. Jusqu'à huit modes initialisés sous forme de vide sont comprimés avec les paramètres de compression rk et intriqués (via la transformation unitaire à deux modes fixe U(2) équivalente à un séparateur de faisceau 50/50 avec la phase d'entrée relative définie pour produire une compression à deux modes à la sortie) pour former des états de vide comprimé à deux modes. Portes de rotation à quatre modes programmables (transformation SU(4), représentés par les grandes cases étiquetées U4) sont appliqués à chaque sous-espace à quatre modes. Les huit modes sont lus individuellement par des mesures dans la base Fock. b, Rendu de la puce (basé sur une micrographie de l'appareil réel) montrant les entrées et sorties de fibre optique, et des modules sur puce pour une distribution cohérente de la puissance de pompage, pressant, filtrage par pompe et transformations optiques linéaires programmables. c, Schéma de l'appareil complet et du système de contrôle. Les lignes noires continues (en pointillés) indiquent les signaux électroniques numériques (analogiques) ; les lignes bleues indiquent les signaux optiques. CAD, convertisseur numérique-analogique; DAQ, l'acquisition des données; PNR, résolution du nombre de photons. ré, Photographie de l'ensemble du système (à l'exception du matériel de détection de nombre de photons), qui a été installé dans un rack de serveur standard. Crédit: La nature (2021). DOI :10.1038/s41586-021-03202-1
Une équipe de chercheurs et d'ingénieurs de l'entreprise canadienne Xanadu Quantum Technologies Inc., travailler avec le National Institute of Standards and Technology aux États-Unis, a développé un système programmable, puce quantique photonique évolutive pouvant exécuter plusieurs algorithmes. Dans leur article publié dans la revue La nature , le groupe décrit comment ils ont fabriqué leur puce, ses caractéristiques et comment il peut être utilisé. Ulrik Andersen de l'Université technique du Danemark a publié un article sur News &Views dans le même numéro de revue décrivant les recherches actuelles sur les ordinateurs quantiques et les travaux de l'équipe au Canada.
Des scientifiques du monde entier travaillent à la construction d'un ordinateur quantique vraiment utile, capable d'effectuer des calculs qui prendraient des millions d'années aux ordinateurs traditionnels. À ce jour, la plupart de ces efforts se sont concentrés sur deux architectures principales, celles basées sur des circuits électriques supraconducteurs et celles basées sur la technologie des ions piégés. Chacun a ses avantages et ses inconvénients, et les deux doivent fonctionner dans un environnement surfondu, ce qui les rend difficiles à étendre. Recevoir moins d'attention est le travail utilisant une approche basée sur la photonique pour construire un ordinateur quantique. Une telle approche a été considérée comme moins réalisable en raison des problèmes inhérents à la génération d'états quantiques et également à la transformation de tels états à la demande. L'un des grands avantages des systèmes photoniques par rapport aux deux autres architectures est qu'ils n'auraient pas besoin d'être refroidis :ils pourraient fonctionner à température ambiante.
Dans ce nouvel effort, le groupe de Xanadu a surmonté certains des problèmes associés aux systèmes basés sur la photonique et a créé une puce quantique photonique programmable fonctionnelle qui peut exécuter plusieurs algorithmes et peut également être mise à l'échelle. Ils l'ont baptisé l'unité de traitement quantique photonique X8. Pendant le fonctionnement, la puce est connectée à ce que l'équipe de Xanadu décrit comme une source de « lumière comprimée » :des impulsions laser infrarouges fonctionnant avec des résonateurs microscopiques. En effet, le nouveau système effectue un calcul quantique à variables continues plutôt que d'utiliser des générateurs de photons uniques.
Dans le cadre de son annonce, Les représentants de Xanadu ont noté que leur nouveau système est la première plate-forme d'informatique quantique photonique à être mise à la disposition du public. Ceux qui souhaitent y exécuter des applications peuvent opter pour des systèmes exécutant 8 ou 12 qubits sur le cloud quantique de Xanadu.
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