Toekomstige Quantum Computers May Gebruik Single-Photon Source voor een betrouwbare werking

Published on January 21, 2011 at 6:36 AM

De quantum computers van de toekomst zouden kunnen gebruiken fotonen of deeltjes van licht, om te bewegen de gegevens die ze nodig hebben om berekeningen te maken, maar fotonen zijn lastig om mee te werken.

Twee nieuwe papers door onderzoekers werkzaam bij het National Institute of Standards and Technology (NIST) hebben gebracht wetenschap dichter bij het creëren van betrouwbare bronnen van fotonen voor deze reeds lang aangekondigde apparaten.

Gated foton bron begint met het heldere groene 532nm golflengte laserstraal dat een kristal stakingen (fel groene plek, midden) en wordt omgezet in paren van fotonen op 810nm (valse kleuren blauw hier, het is aan het eind van het rode spectrum) en 1550nm ( in het infrarode, valse rood hier.). De "blauwe" straal is de heraut kanaal, de "rode" straal gaat door een spoel van optische vezel (rechts) om het te vertragen lang genoeg voor de ga6te te openen of te sluiten.

In principe kan quantum computers berekeningen uitvoeren die onmogelijk of onpraktisch met behulp van conventionele computers door gebruik te maken van de bijzondere regels van de kwantummechanica. Om dit te doen, die ze nodig hebben om op dingen die kunnen worden gemanipuleerd in specifieke quantum toestanden. Fotonen behoren tot de belangrijkste kanshebbers.

De nieuwe NIST documenten betrekking hebben op een van de vele uitdagingen voor een praktische quantum computer: de behoefte aan een apparaat dat fotonen in kant hoeveelheden produceert, maar slechts een tegelijk, en alleen wanneer de computer de processor klaar is om ze te ontvangen. Net als onleesbare gegevens zullen verwarren een standaard computer, een informatie-dragende foton dat een quantum processor komt samen met andere deeltjes, of wanneer de processor niet verwacht het-kan een berekening ruïne.

De single-photon bron is ongrijpbaar voor bijna twee decennia, mede omdat er geen methode voor het produceren van deze deeltjes afzonderlijk is ideaal. "Het is een beetje zoals het spelen van een spelletje whack-a-mole, waar het oplossen van een probleem schept anderen", zegt Alan Migdall van Optical Technology Division NIST's. "Het beste wat je kunt doen is alle problemen onder controle enigszins. Je kunt nooit te ontdoen van hen."

Het team van de eerste paper richt zich op de noodzaak om zeker te zijn dat een foton wel degelijk komt wanneer de processor verwacht, en dat niemand opdagen onverwacht. Vele soorten van single-photon bronnen maken een paar van fotonen en stuurt een van hen naar een detector, die tips uit de processor aan het feit dat de tweede, de informatie-dragende foton is op zijn manier. Maar omdat melders niet volledig accuraat zijn, soms missen ze de "Herald" foton-en zijn tweelingbroer ritsen in de processor, ontgommen de werken.

Het team inspanning, in samenwerking met onderzoekers van de Italiaanse metrologisch laboratorium L'Istituto Nazionale di Ricerca metrologische (INRIM), behandeld de uitgifte door het bouwen van een simpele poort naar de bron. Wanneer een heraut foton de detector bereikt, de poort opent, waardoor de tweede foton verleden. "Je krijgt een foton als u verwacht een, en je krijgt niet een als je dat niet doet, 'Migdall zegt. "Het was een voor de hand liggende oplossing; anderen stelden voor het lang geleden, we waren gewoon de eersten die het te bouwen Het maakt het enkel foton bron beter.."

In een tweede paper, het NIST team beschrijft een foton bron aan twee andere vereisten te voldoen. Quantum computers zullen vele dergelijke bronnen parallel werkende nodig, dus bronnen moet kunnen worden gebouwd in grote aantallen en werken betrouwbaar, en zodat de computer kunnen de fotonen uit elkaar te vertellen, moet de bronnen meerdere individuele fotonen, maar op verschillende golflengten . Het team schetst een manier om gewoon te creëren die een bron uit van silicium, die goed worden begrepen door de elektronica-industrie al tientallen jaren als het materiaal waaruit standaard computer chips worden gebouwd.

"Normaal een bepaald materiaal kan alleen paren produceren in een bepaald paar van golflengten, maar onze ontwerp maakt de productie van fotonen op een aantal vaste en duidelijke golflengten tegelijk, allemaal uit een bron," Migdall zegt. "Omdat het ontwerp is compatibel met microfabricage technieken, deze prestatie is de eerste stap in het proces van het creëren van bronnen die deel uitmaken van geïntegreerde schakelingen, niet alleen prototype computers die werken in de kas van het lab."

Bron: http://www.nist.gov/

Last Update: 7. October 2011 09:35

Tell Us What You Think

Do you have a review, update or anything you would like to add to this news story?

Leave your feedback
Submit