Nova tecnologia para computadores quantum em rede de grande escala - Um grupo de pesquisa no Japão liderado pelo Professor YAMAMOTO Takashi, Diretor Adjunto, Centro de Pesquisa de um grupo de pesquisa no Japão liderado pelo Professor YAMAMOTO Takashi, Diretor Adjunto, Centro de Informação Quantum e Biologia Quântica / Escola de Pós-graduação em Ciências de Engenharia, Universidade de Osaka, em colaboração com o Instituto Nacional de Informação e Tecnologia de Comunicação (NIT) e Hamamatsu Photonics K.K., demonstrou com sucesso um registro mundial 10 - interface fotônica quântica multiplexada do canal baseada em um array de guias de onda integrada, uma tecnologia chave para interligar ópticamente vários computadores quânticos. Os computadores quânticos de átomo neutro devem usar arrays de aproximadamente 10,000 átomos, com cada átomo servindo como um qubit. No entanto, espera- se que computadores quânticos universais tolerantes a falhas requeiram mais de um milhão de qubits para correção de erros. Uma rota promissora para esta escala é, portanto, interligar múltiplos processadores quânticos distribuindo fotões enredados entre eles. Isto requer uma interface fotônica quântica multiplexada capaz de ligar muitos qubits em paralelo.
Abordagens de multiplexing anteriores dependeram principalmente de fibras ópticas paralelas e foram limitadas a apenas alguns canais. Sua insuficiente densidade de integração e espaçamento amplo dos átomos também os tornou difíceis de aplicar aos computadores quânticos neutros convencionais. Neste estudo, o grupo de pesquisa do Professor YAMAMOT desenvolveu um sistema óptico que incorpora um array de guias de ondas ópticas integradas e demonstrou entrega e detecção paralelas de fotões a partir de um array neutro de átomos. Fotones emitidos de 10 átomos espaçados em intervalos de escala de micrômetros foram acoplados 10 canais paralelos de um 32 - array de guia de onda do canal, transmitido por fibras ópticas, e detectado em paralelo. O experimento também confirmou falas cruzadas entre canais e correlações negligenciáveis entre os estados quânticos dos átomos e os estados de polarização dos fotões emitidos, suportando o potencial da interface para enredo de fotões átomos multiplexados e redes de processadores quânticos.
A abordagem deverá ser escalonada para aproximadamente 100 Canais paralelos. A detecção de fotones foi realizada usando um sistema de detecção de nanos de supercondutor de vários canais baseado na tecnologia desenvolvida pelo Diretor do Supercondutor ICT Device Laboratory, MIKI Shigehito, Kobe Frontier Research Center, Advanced ICT Research Institute, NTIC e recentemente desenvolvida como um sistema de pesquisa para este experimento pelo Gerente SHIMOI Hideki na Divisão de Tubos Eletrónicos, Hamamatsu Photonics K.K. "Através da pesquisa e desenvolvimento que abrangem desde arrays de átomos neutros até sistemas de detector de fotões nanostripa supercondutoras, conseguimos a primeira demonstração de uma interface óptica multiplexada", disse o Professor YAMAMOTO. "Avançando, vamos aumentar o grau de multiplexação e trabalhar para conectar computadores quânticos de átomos neutros, acelerando o progresso para um computador quântico em rede tolerante a falhas." Esta pesquisa representa um passo importante para computadores quânticos em rede com a escalabilidade necessária para a computação quântica universal tolerante a falhas. Ao habilitar múltiplos processadores quânticos a serem interligados através de links fotônicos paralelos, a tecnologia poderia suportar arquiteturas de computação quântica em grande escala semelhantes aos centros de dados modernos, onde muitos módulos de computação trabalham juntos como um único sistema.
Esta pesquisa foi realizada como parte do Programa de Pesquisa e Desenvolvimento da Agência de Ciência e Tecnologia do Japão (JST) Moonshot sob Moonshot Gol 6: "Realização de um computador quântico universal tolerante a falhas que revolucionará a economia, a indústria e a segurança 2050," especificamente dentro dos projetos de pesquisa "Computador Quantum Rede Tolerante-Falha" (JPMJMS 256 K) e "Ciberespaço Quântico com Computador Quântico em Rede" (JPMJMS) 2066 ). Este trabalho também foi suportado pelo Programa JST sobre Plataforma de Inovação Aberta para a Co-criação da Indústria-Academia (COI-NEXT), "Quantum Software Research Hub" (JPMJPF 2014 ), o JST Adotando Parcerias Sustentáveis para Ecosistemas de Pesquisa Inovadores (ASPIRE) (JPMJAP 2319 ), e o Ministério do Interior e Comunicações (MIC) Projetos de P&D para Tecnologias TIC Prioritárias (JPMI) 00316 ). Parte do processo de fabricação dos dispositivos de detector de fotões nanosstratos supercondutores desenvolvidos nesta pesquisa foi realizada usando as instalações do Centro de Promoção de Dispositivos Avançados de I& D de ICT no NTIC. Legenda: Configuração experimental da interface fotônica quântica multiplexada desenvolvida O artigo "Interface fotônica multiplexada baseada em waveguide- array para array átomo", foi publicado em Optica no DOI: