Futuros ordenadores cuánticos de mayo de usar un solo fotón de origen para un funcionamiento fiable

Published on January 21, 2011 at 6:36 AM

Los ordenadores cuánticos del futuro podrían usar fotones, o partículas de luz, para moverse por los datos que necesitan para hacer cálculos, pero los fotones son difíciles de trabajar.

Dos nuevos documentos de los investigadores que trabajan en el Instituto Nacional de Estándares y Tecnología (NIST) han traído la ciencia a la creación de fuentes confiables de los fotones para estos dispositivos tan anunciada.

Fuente de fotones cerrada comienza con el verde intenso haz de 532nm láser de longitud de onda que golpea un cristal (mancha de color verde brillante, centro) y se convierte en pares de fotones a 810 nm (azul falso color aquí, es en el extremo del espectro de color rojo) y (1550 en el rojo de infrarrojos, falso color aquí.). El "azul" del haz es el canal de heraldo, el "rojo" rayo pasa a través de una bobina de fibra óptica (derecha) para retrasar el tiempo suficiente para la ga6te para abrir o cerrar.

En principio, las computadoras cuánticas pueden realizar cálculos que son imposibles o poco práctico el uso de computadoras convencionales, aprovechando las peculiares reglas de la mecánica cuántica. Para ello, es necesario que operan en las cosas que pueden ser manipulados para determinados estados cuánticos. Los fotones se encuentran entre los principales contendientes.

La nueva dirección de NIST papeles uno de los muchos desafíos para un ordenador cuántico práctico: la necesidad de un dispositivo que produce fotones en cantidades listo, pero sólo uno a la vez, y sólo cuando el procesador de la computadora está lista para recibirlos. Así como los datos ilegibles se confunden una computadora estándar, un fotón portadora de información que entra en un procesador cuántico, junto con las partículas-o cuando el procesador no está esperando que-puede arruinar un cálculo.

La fuente de fotón único ha sido esquivo durante casi dos décadas, en parte porque no existe un método de producción de estas partículas por separado, es ideal. "Es un poco como jugar a un juego de golpe-a-mole, donde la solución de un problema crea otros", dice Alan Migdall de la División de Tecnología óptica del NIST. "Lo mejor que puedes hacer es mantener todas las cuestiones relacionadas con el control de algo. Usted no puede deshacerse de ellos."

Primer trabajo del equipo aborda la necesidad de tener la certeza de que un fotón es, en efecto viene cuando el procesador está esperando, y que no aparecen imprevistos. Hay muchos tipos de fotones simples fuentes de crear un par de fotones y enviar a uno de ellos a un detector, las sugerencias de que el procesador con el hecho de que la segunda, portadora de información fotón está en camino. Pero ya que los detectores no son del todo precisos, a veces pasan por alto el "heraldo" de fotones y sus cremalleras dobles en el procesador, pegado a las obras.

El trabajo en equipo, en colaboración con investigadores del laboratorio de metrología italiano L'Istituto Nazionale di Ricerca Metrologica (INRIM), manejado el tema de la construcción de una puerta simple en la fuente. Cuando un fotón llega a anunciar el detector, la puerta se abre, permitiendo que los últimos segundo fotón. "Usted consigue un fotón cuando se espera, y que no se lo haga cuando no lo hace," dice Migdall. "Fue una solución obvia, mientras que otros lo propuso hace mucho tiempo, sólo estábamos los primeros para construir Esto hace que la fuente de fotones individuales mejor.."

En un segundo estudio, el equipo del NIST describe una fuente de fotones para hacer frente a otros dos requisitos. Los ordenadores cuánticos se necesitan muchas fuentes de trabajo en paralelo, por lo que las fuentes deben ser capaces de ser construido en grandes cantidades y operar de manera confiable, y para que el equipo puede decir que los fotones separados, las fuentes deben crear múltiples fotones individuales, pero todos en diferentes longitudes de onda . El equipo explica cómo es posible crear sólo una fuente de silicio, que ha sido bien entendido por la industria de la electrónica desde hace décadas como el material con el que los chips estándar de computadora están construidos.

"Normalmente, un material en particular puede producir pares sólo en un par específico de longitudes de onda, pero nuestro diseño permite la producción de fotones en un número de longitudes de onda regular y distintas al mismo tiempo, todo en uno", dice Migdall. "Debido a que el diseño es compatible con las técnicas de microfabricación, este logro es el primer paso en el proceso de creación de fuentes que forman parte de los circuitos integrados, no sólo los ordenadores prototipo que trabajan en el invernadero del laboratorio."

Fuente: http://www.nist.gov/

Last Update: 21. October 2011 18:26

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