La estructura de entrelazamiento de un procesador cuántico a gran escala hecho de luz. Crédito:Shota Yokoyama 2019
Un equipo internacional de científicos de Australia, Japón y Estados Unidos han producido un prototipo de procesador cuántico a gran escala hecho de luz láser.
Basado en un diseño de diez años en desarrollo, el procesador tiene una escalabilidad incorporada que permite que el número de componentes cuánticos, hechos de luz, se escale a números extremos. La investigación fue publicada en Ciencias hoy dia.
Las computadoras cuánticas prometen soluciones rápidas a problemas difíciles, pero para hacer esto requieren una gran cantidad de componentes cuánticos y deben estar relativamente libres de errores. Los procesadores cuánticos actuales todavía son pequeños y propensos a errores. Este nuevo diseño proporciona una solución alternativa, usando luz, para alcanzar la escala requerida para eventualmente superar a las computadoras clásicas en problemas importantes.
"Si bien los procesadores cuánticos de hoy son impresionantes, no está claro si los diseños actuales se pueden escalar a tamaños extremadamente grandes, "señala el Dr. Nicolas Menicucci, Investigador jefe del Centro de Tecnología de la Comunicación y Computación Cuántica (CQC2T) de la Universidad RMIT en Melbourne, Australia.
"Nuestro enfoque comienza con una escalabilidad extrema, incorporada desde el principio, porque el procesador, llamado estado de clúster, está hecho de luz ".
Una red de dispositivos ópticos:espejos, divisores de haz, y fibras ópticas:entretejen la luz láser en un procesador cuántico óptico. Crédito:CQC2T
Usando la luz como procesador cuántico
Un estado de clúster es una gran colección de componentes cuánticos entrelazados que realiza cálculos cuánticos cuando se mide de una manera particular.
"Para ser útil para problemas del mundo real, un estado de clúster debe ser lo suficientemente grande y tener la estructura de entrelazamiento adecuada. En las dos décadas transcurridas desde que se propusieron, todas las demostraciones anteriores de estados de clúster han fallado en uno o ambos de estos aspectos, "dice el Dr. Menicucci." El nuestro es el primero en tener éxito en ambos ".
Para hacer el estado del clúster, Cristales especialmente diseñados convierten la luz láser ordinaria en un tipo de luz cuántica llamada luz exprimida, que luego se teje en un estado de clúster por una red de espejos, divisores de haz y fibras ópticas.
El diseño del equipo permite un experimento relativamente pequeño para generar un inmenso estado de clúster bidimensional con escalabilidad incorporada. Aunque los niveles de compresión, una medida de calidad, son actualmente demasiado bajos para resolver problemas prácticos, el diseño es compatible con enfoques para lograr niveles de compresión de última generación.
El equipo dice que su logro abre nuevas posibilidades para la computación cuántica con luz.
"En este trabajo, por primera vez en cualquier sistema, hemos creado un estado de clúster a gran escala cuya estructura permite el cálculo cuántico universal ". Dice el Dr. Hidehiro Yonezawa, Investigador Jefe, CQC2T en UNSW Canberra. "Nuestro experimento demuestra que este diseño es factible y escalable".
