Un team internazionale di scienziati australiani, Il Giappone e gli Stati Uniti hanno prodotto un prototipo di processore quantistico su larga scala fatto di luce laser.

Basato su un progetto di dieci anni di lavoro, il processore ha una scalabilità integrata che consente al numero di componenti quantistici, fatti di luce, di scalare fino a numeri estremi. La ricerca è stata pubblicata su Scienza oggi.

I computer quantistici promettono soluzioni rapide a problemi difficili, ma per fare ciò richiedono un gran numero di componenti quantistici e devono essere relativamente privi di errori. Gli attuali processori quantistici sono ancora piccoli e soggetti a errori. Questo nuovo design fornisce una soluzione alternativa, usando la luce, raggiungere la scala necessaria per superare i computer classici su problemi importanti.

"Mentre i processori quantistici di oggi sono impressionanti, non è chiaro se i design attuali possono essere scalati fino a dimensioni estremamente grandi, " nota il dottor Nicolas Menicucci, Capo ricercatore presso il Center for Quantum Computation and Communication Technology (CQC2T) presso la RMIT University di Melbourne, Australia.

"Il nostro approccio parte da un'estrema scalabilità, integrata fin dall'inizio, perché il processore, chiamato stato del cluster, è fatto di luce."

Usare la luce come processore quantistico

Uno stato cluster è una vasta raccolta di componenti quantistici entangled che esegue calcoli quantistici quando misurati in un modo particolare.

"Per essere utile per i problemi del mondo reale, uno stato cluster deve essere sufficientemente grande e avere la giusta struttura di entanglement. Nei due decenni successivi alla loro proposta, tutte le precedenti dimostrazioni di stati cluster hanno fallito su uno o entrambi questi conteggi, "dice il dottor Menicucci. "Il nostro è il primo in assoluto ad avere successo in entrambi".

Per rendere lo stato del cluster, cristalli appositamente progettati convertono la normale luce laser in un tipo di luce quantistica chiamata luce schiacciata, che viene poi intrecciato in uno stato a grappolo da una rete di mirror, divisori di fascio e fibre ottiche.

Il design del team consente un esperimento relativamente piccolo per generare un immenso stato di cluster bidimensionale con scalabilità integrata. Sebbene i livelli di compressione, una misura della qualità, siano attualmente troppo bassi per risolvere problemi pratici, il design è compatibile con gli approcci per raggiungere livelli di spremitura all'avanguardia.

Il team afferma che il loro risultato apre nuove possibilità per il calcolo quantistico con la luce.

"In questo lavoro, per la prima volta in qualsiasi sistema, abbiamo creato uno stato a grappolo su larga scala la cui struttura consente il calcolo quantistico universale." Dice il dott. Hidehiro Yonezawa, Investigatore Capo, CQC2T all'UNSW Canberra. "Il nostro esperimento dimostra che questo design è fattibile e scalabile".