Futuri computer quantistici può utilizzare Single-Photon sorgente per un funzionamento affidabile

Published on January 21, 2011 at 6:36 AM

I computer quantistici del futuro potrebbero utilizzare i fotoni, o particelle di luce, di muoversi i dati di cui hanno bisogno per fare calcoli, ma i fotoni sono difficili da lavorare.

Due nuove carte da ricercatori che lavorano presso il National Institute of Standards and Technology (NIST) hanno portato la scienza più vicina alla creazione di fonti affidabili di fotoni per questi dispositivi a lungo annunciata.

Gated Photon Source inizia con il luminoso raggio verde 532 nm Lunghezza d'onda laser che colpisce un cristallo (chiaro punto verde, al centro) ed è convertito in coppie di fotoni a 810 nm (falso colore blu qui, alla fine dello spettro rosso) e 1550nm ( nell'infrarosso, falso colore rosso qui.). Il raggio "blu" è il canale araldo, il raggio "rosso" passa attraverso una bobina di fibra ottica (a destra) di ritardare abbastanza a lungo per la ga6te per aprire o chiudere.

In linea di principio, un computer quantistico in grado di eseguire calcoli che sono impossibili o poco pratici con i computer tradizionali, sfruttando le peculiari regole della meccanica quantistica. Per fare questo, hanno bisogno di operare su cose che possono essere manipolati in specifici stati quantici. I fotoni sono tra i principali contendenti.

Il nuovo indirizzo del NIST documenti una delle tante sfide di un computer quantistico pratico: la necessità di un dispositivo che produce fotoni in quantità pronto, ma solo uno alla volta, e solo quando il processore del computer è pronto a riceverli. Dati altrettanto confuso di fare confusione tra un normale computer, una informazione portante fotone che entra in un processore quantistico con particelle o altro quando il processore non si aspetta che-può rovinare un calcolo.

Il singolo fotone-source è stato irraggiungibile per quasi due decenni, in parte perché nessun metodo di produzione di queste particelle singolarmente è l'ideale. "E 'un po' come giocare una partita di Whack-a-mole, in cui risolvere un problema ne crea altri", dice Alan Migdall della divisione tecnologia ottica del NIST. "Il meglio che puoi fare è tenere tutti i problemi sotto controllo un po '.' Possibile mai sbarazzarsi di loro."

Primo articolo della squadra risponde alla necessità di essere certi che un fotone è infatti venuta quando il processore è lo aspetta, e che non appaiono inaspettate. Molti tipi di singoli fotoni fonti creare una coppia di fotoni e inviare uno di loro di un rivelatore, che punte fuori dal processore al fatto che il secondo, l'informazione-cuscinetto fotone è sulla buona strada. Ma poiché rilevatori non sono completamente esatte, a volte sente la mancanza di "araldo" fotone e la sua doppia zip nel processore, gommatura le opere.

Il lavoro di squadra, in collaborazione con ricercatori del laboratorio di metrologia italiana L'Istituto Nazionale di Ricerca Metrologica (INRIM), ha gestito la questione con la costruzione di un cancello semplice nella sorgente. Quando un fotone araldo raggiunge il rivelatore, il cancello si apre, permettendo al passato secondo fotone. "Si ottiene un fotone quando ci si aspetta, e non ne ottiene quando non si", Migdall dice. "E 'stata una soluzione più ovvia, altri ha proposto tempo fa, eravamo i primi a costruirlo Rende la fonte singolo fotone meglio.."

In un secondo documento, la squadra del NIST descrive una sorgente di fotoni per affrontare due altri requisiti. I computer quantistici avrà bisogno di molte fonti quali lavorano in parallelo, in modo da fonti deve essere in grado di essere costruito in gran numero e di operare in modo affidabile, e così che il computer può dire che i fotoni a parte, le fonti devono creare più singoli fotoni, ma il tutto a diverse lunghezze d'onda . La squadra delinea un modo per creare solo una fonte di silicio, che è stato ben compreso dall'industria elettronica per decenni come il materiale da cui sono costruiti i chip dei computer standard.

"Normalmente un materiale particolare in grado di produrre coppie solo in un paio di lunghezze d'onda specifiche, ma il nostro design permette la produzione di fotoni in un certo numero di lunghezze d'onda regolare e distinti contemporaneamente, tutto da un'unica fonte", Migdall dice. "Perché il design è compatibile con le tecniche di microfabbricazione, questo risultato è il primo passo nel processo di creazione di fonti che fanno parte di circuiti integrati, non solo prototipo di computer che lavorano in serra del laboratorio."

Fonte: http://www.nist.gov/

Last Update: 7. October 2011 22:21

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