Cinquanta è un numero critico per i computer quantistici in grado di risolvere problemi che i supercomputer classici non possono risolvere. Dimostrare la supremazia quantistica richiede almeno 50 qubit. Per i computer quantistici che lavorano con la luce, è ugualmente necessario avere almeno 50 fotoni. E per di più, questi fotoni devono essere perfetti, oppure peggioreranno le proprie capacità quantistiche. È questa perfezione che lo rende difficile da realizzare. Non impossibile, però, che scienziati dell'Università di Twente hanno dimostrato proponendo modifiche della struttura cristallina all'interno di sorgenti luminose esistenti. I loro risultati sono pubblicati in Revisione fisica A .

I fotoni sono promettenti nel mondo dell'informatica quantistica, con le sue esigenze di coinvolgimento, sovrapposizione e interferenza. Queste sono proprietà dei qubit, anche. Consentono di costruire un computer che opera in un modo completamente diverso dall'effettuare calcoli con bit standard che rappresentano uno e zero. Da molti anni ormai, i ricercatori hanno previsto computer quantistici in grado di risolvere problemi molto complessi, come calcolare istantaneamente tutte le vibrazioni in una molecola complessa.

La prima prova della supremazia quantistica è già lì, realizzato con qubit superconduttori e su problemi teorici molto complicati. Sono necessari almeno 50 blocchi di costruzione quantistica, se sono sotto forma di fotoni o qubit. L'uso dei fotoni può avere vantaggi rispetto ai qubit:possono operare a temperatura ambiente e sono più stabili. C'è una condizione importante:i fotoni devono essere perfetti per raggiungere il numero critico di 50. Nel loro nuovo articolo, Gli scienziati UT hanno ora dimostrato che questo è fattibile.

Buttare via parte del fotone

Ma cos'è un "fotone perfetto, " comunque? La sorgente di luce del fotone potrebbe essere con perdita, in quale caso, un fotone previsto non apparirà. Ma potresti anche perdere un fotone, e quindi i risultati del calcolo, spostandoti attraverso una serie di canali conduttori di luce per i calcoli quantistici. La causa principale dell'imperfezione, però, è che la sorgente luminosa produce fotoni leggermente diversi tra loro, quando dovrebbero essere esattamente uguali. Immagina una coppia di fotoni che esce dalla sorgente luminosa, di cui uno è rosso e l'altro è un po' più arancione. hanno molto, ma non abbastanza, in comune. L'uso di un filtro per renderli entrambi rossi sembra ovvio. Ma perderai parte del fotone, rendendo così impossibili i calcoli quantistici, come le imperfezioni rimangono accoppiate. Anche in un sistema che può affrontare qualche imperfezione, il numero critico di 50 non viene mai raggiunto, e via va la supremazia.

Domini di cristallo

I ricercatori sono tornati alle origini:alla fonte di luce, per determinare se ci sono margini di miglioramento. Volevano migliorare la struttura cristallina della sorgente luminosa. Giocando con l'orientamento preferito nei cristalli e dividendoli in domini, era possibile produrre luce con le proprietà desiderate. Ormai da qualche anno, i ricercatori hanno lavorato su domini fissi. Variando i domini, però, è necessario per una migliore personalizzazione delle proprietà della luce. In molti laboratori in tutto il mondo, i ricercatori stanno studiando questo metodo di manipolazione della luce. Questa nuova pubblicazione aggiunge un nuovo modo di ottimizzare il cristallo avvicinandosi alla realizzazione di fotoni perfetti.