(a) Configurazione sperimentale per il campionamento di bosoni con perdite. La configurazione contiene quattro parti. La prima parte è una sorgente di un singolo fotone da un micropilastro a punti quantici. È posto all'interno di un criostato da 4,2 K, e una microscopia confocale viene utilizzata per eccitare il punto quantico e raccogliere la sua fluorescenza di risonanza. La seconda parte è sei demultiplexer in cascata che separano il singolo flusso di fotoni in sette diverse modalità spaziali. Sette fibre monomodali con lunghezze diverse vengono utilizzate per compensare il ritardo tra sette diverse modalità. La terza parte è la rete fotonica a bassissima perdita; i singoli fotoni demultiplexati vengono iniettati in una rete fotonica quadrata di modalità 16 × 16, che contiene 113 divisori di raggio e 14 specchi. L'ultima parte è la rilevazione; Per rilevare i fotoni vengono utilizzati 13 rilevatori di nanofili superconduttori a singolo fotone e 3 rilevatori di valanghe a base di silicio, e un'unità di conteggio delle coincidenze fatta in casa registra tutti gli eventi di non collisione (non mostrati). (b) Il circuito fotonico equivalente del nostro interferometro in modalità 16 × 16, che è completamente connesso e ha una velocità di trasmissione superiore al 99%. (c) Rete fotonica a perdita ultra bassa allargata con una dimensione di 50,91 mm × 45,25 mm × 4,00 mm. Credito:arXiv:1801.08282 [quant-ph]
Un team di ricercatori cinesi, La Germania e gli Stati Uniti hanno scoperto che il campionamento di bosoni con fotoni è un'opzione praticabile per testare la supremazia quantistica, nonostante i fotoni fuoriescano da un dato sistema di test. Nel loro articolo pubblicato sulla rivista Lettere di revisione fisica , il gruppo descrive come testare l'idea usando fotoni emessi da un punto quantico.
Nel mondo informatico, dimostrare che un computer quantistico supererà sempre le prestazioni di una macchina classica quando si lavora su determinati problemi difficili è noto come supremazia quantistica. Ma mentre il lavoro procede verso lo sviluppo di un computer quantistico veramente utile, gli scienziati continuano a spingere i limiti dei computer tradizionali. Di conseguenza, i ricercatori stanno esplorando come progettare e sviluppare test adeguati per confrontare i tipi di architetture. In questo nuovo sforzo, i ricercatori hanno esaminato l'idea del campionamento di bosoni con fotoni come test per entrambi i tipi di macchine. Ricerche precedenti sull'idea suggerivano che non sarebbe stata utile a causa di problemi derivanti dalla fuoriuscita di fotoni dal sistema.
Lo scenario del sistema di campionamento dei bosoni funziona creando un ambiente in cui i fotoni vengono introdotti in un dispositivo per un determinato periodo di tempo e possono interagire:vengono prese le misurazioni delle loro posizioni durante lo stesso periodo di tempo. L'idea è quella di simulare la distribuzione della posizione dei fotoni su più campioni, un compito che la ricerca precedente ha suggerito richiederebbe in modo esponenziale più tempo sui computer di oggi rispetto alle macchine quantistiche a causa della necessità di fattorizzare le interazioni casuali che si verificano. Il timore era che i fotoni persi a causa della perdita rendessero impraticabile un simile approccio per testare la supremazia quantistica.
Per testare l'idea, i ricercatori hanno creato un dispositivo fisico, un punto quantico a semiconduttore all'interno di una cavità. Il punto fungeva da atomo virtuale:emetteva fotoni (bosoni) quando veniva colpito da un laser. Quei fotoni sono stati quindi inviati attraverso una serie di oggetti ottici che li hanno portati a prendere più percorsi, generazione di una rete virtuale. Un rilevatore di fotoni è stato posizionato a tutte le uscite allo scopo di rilevare le loro posizioni. I ricercatori hanno scoperto che molti dei campioni di "fotoni persi" erano effettivamente utili, che ha portato a un miglioramento della velocità di acquisizione dei dati. E questo ha dimostrato che l'idea dovrebbe essere un approccio fattibile per testare la supremazia quantistica.
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