简单的量子计算机使用商用组件

量子计算机是复杂的,难以扩大规模和难度没有运作和维护,要求温度接近绝对零度。这些挑战使研究人员探索构建光子量子计算机的可能性:室温量子计算机,使用粒子的光来携带信息。虽然科学家已经成功地创建单个光子的量子逻辑门,它是具有挑战性的构建更多的盖茨与可靠连接;这是必要的执行有用的计算。

斯坦福大学团队的设计采用激光操纵单个原子,反过来,可以修改通过量子隐形传态的光子。原子可以“重置”对于许多量子门和重用,不再需要许多不同的物理盖茨和大大减少建立量子计算机的复杂性。

“通常情况下,如果你想要建立这种类型的量子计算机,你可能需要成千上万的量子发射器,使他们完全无法区分,将它们融入到一个巨大的光子电路,”本·巴特利特博士说,在应用物理学博士学位候选人的主要作者的视神经节研究。

“而这个设计,我们只需要一些相对简单的组件和机器的大小与量子的大小不会增加项目你想要运行。”

简单的量子计算机只需要几件设备,商用:光纤电缆,分束器,光开关和光学谐振腔。资深作者Shanhui风扇教授解释说:“他们不是专门为量子计算新组件。”

设计包含两个主要部分:存储环和一个散射单元。存储环对应的记忆,是一种光纤环路持有多个光子环游戒指。每个光子代表一个量子位,环游环决定其价值的方向(0,1,两个的组合)。一个光子可以被导演从存储环散射单元,在前往一个包含单个原子腔。光子与原子相互作用,导致两个成为纠缠;这意味着当光子回到存储戒指,当原子状态的改变与激光双光子的状态也改变了。

“通过测量原子的状态,你可以传送操作到光子,”Bartlett说道。“所以,我们只需要一个可控的原子量子位,我们可以使用它作为一个代理来间接操作的所有其他光子量子比特。”

任何量子逻辑门都可以编译成执行一系列操作的原子,所以这是可能的,原则上,任何规模的运行任何量子程序使用一个可控的原子量子位。运行一个程序,代码翻译成一个序列的操作直接光子散射单元和操纵原子量子位。因为它可以控制原子和光子相互作用,设备可以运行许多不同的量子程序相同。

“对于许多光子量子计算机,盖茨是光子通过物理结构,所以如果你想改变程序的运行,它通常包括身体重新配置硬件,”Bartlett说道。而在这种情况下,你不需要改变硬件;你只需要给机器一套不同的指令集。”