Panoramica dell'apparato. un, Schema del circuito quantistico equivalente che illustra la funzionalità dell'hardware fotonico. Fino a otto modalità inizializzate come vuoto vengono schiacciate con parametri di compressione rk ed entangled (tramite la trasformazione unitaria a due modalità fissa U(2) equivalente a un divisore di fascio 50/50 con la relativa fase di ingresso impostata per produrre una compressione a due modalità al output) per formare stati di vuoto schiacciato a due modalità. Porte di rotazione a quattro modalità programmabili (trasformazione SU(4), rappresentati dalle grandi caselle etichettate U4) vengono applicati a ciascun sottospazio a quattro modalità. Tutte le otto modalità vengono lette individualmente dalle misurazioni nella base Fock. B, Rendering del chip (basato su una micrografia del dispositivo reale) che mostra ingressi e uscite in fibra ottica, e moduli su chip per una distribuzione coerente dell'alimentazione della pompa, spremitura, filtraggio della pompa e trasformazioni ottiche lineari programmabili. C, Schema dell'apparato completo e del sistema di controllo. Le linee nere continue (tratteggiate) indicano segnali elettronici digitali (analogici); le linee blu indicano i segnali ottici. DAC, convertitore digitale-analogico; DAQ, acquisizione dei dati; PNR, risoluzione del numero di fotoni. D, Fotografia dell'intero sistema (ad eccezione dell'hardware del rivelatore che risolve il numero di fotoni), che è stato inserito in un rack di server standard. Credito: Natura (2021). DOI:10.1038/s41586-021-03202-1
Un team di ricercatori e ingegneri della società canadese Xanadu Quantum Technologies Inc., collaborando con il National Institute of Standards and Technology negli Stati Uniti, ha sviluppato un programmabile, chip quantistico fotonico scalabile in grado di eseguire più algoritmi. Nel loro articolo pubblicato sulla rivista Natura , il gruppo descrive come hanno realizzato il loro chip, le sue caratteristiche e come può essere utilizzato. Ulrik Andersen della Technical University of Denmark ha pubblicato un articolo su News &Views nello stesso numero della rivista che delinea la ricerca attuale sui computer quantistici e il lavoro del team in Canada.
Scienziati di tutto il mondo stanno lavorando per costruire un computer quantistico veramente utile in grado di eseguire calcoli che richiederebbero milioni di anni per i computer tradizionali. Ad oggi, la maggior parte di questi sforzi si è concentrata su due architetture principali:quelle basate su circuiti elettrici superconduttori e quelle basate sulla tecnologia degli ioni intrappolati. Entrambi hanno i loro vantaggi e svantaggi, ed entrambi devono operare in un ambiente superraffreddato, rendendoli difficili da scalare. Ricevere meno attenzione è un lavoro che utilizza un approccio basato sulla fotonica per costruire un computer quantistico. Tale approccio è stato visto come meno fattibile a causa dei problemi inerenti alla generazione di stati quantistici e anche alla trasformazione di tali stati su richiesta. Un grande vantaggio che i sistemi basati sulla fotonica avrebbero rispetto alle altre due architetture è che non dovrebbero essere refrigerati:potrebbero funzionare a temperatura ambiente.
In questo nuovo sforzo, il gruppo di Xanadu ha superato alcuni dei problemi associati ai sistemi basati sulla fotonica e ha creato un chip quantistico fotonico programmabile funzionante che può eseguire più algoritmi e può anche essere scalato. L'hanno chiamata l'unità di elaborazione quantistica fotonica X8. Durante l'operazione, il chip è collegato a ciò che il team di Xanadu descrive come una sorgente di "luce schiacciata":impulsi laser a infrarossi che funzionano con risonatori microscopici. Questo perché il nuovo sistema esegue il calcolo quantistico variabile continuo anziché utilizzare generatori di fotoni singoli.
Come parte del suo annuncio, I rappresentanti di Xanadu hanno notato che il loro nuovo sistema è la prima piattaforma di calcolo quantistico fotonico ad essere resa disponibile al pubblico. Coloro che desiderano eseguire applicazioni su di esso possono optare per sistemi che eseguono 8 o 12 qubit sul cloud quantistico di Xanadu.
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