Site Sponsors
  • Oxford Instruments Nanoanalysis - X-Max Large Area Analytical EDS SDD
  • Strem Chemicals - Nanomaterials for R&D
  • Park Systems - Manufacturer of a complete range of AFM solutions

Future Quantum Computers May Bruk Single-Photon Source for pålitelig drift

Published on January 21, 2011 at 6:36 AM

Kvante-datamaskiner i morgen kan bruke fotoner eller partikler av lys, å bevege seg rundt de dataene de trenger for å gjøre beregninger, men fotoner er vanskelig å jobbe med.

To nye papers av forskere arbeider ved National Institute of Standards and Technology (NIST) har brakt vitenskapen nærmere å skape pålitelige kilder av fotoner for disse lange varslet enheter.

Gated foton kilde starter med den lyse grønn 532nm bølgelengde laserstråle som treffer en krystall (lys grønn flekk i midten) og blir omdannet til par av fotoner ved 810nm (falsk farget blått her, er det på slutten av det røde spekteret) og 1550nm ( i det infrarøde, falske farget rødt her.). Den "blå" bjelken er Herald kanal, går den "røde" beam gjennom en spole av optisk fiber (høyre) for å utsette det lenge nok til at ga6te å åpne eller stenge.

I prinsippet kan kvante-datamaskiner utføre beregninger som er umulig eller upraktisk å bruke konvensjonelle datamaskiner ved å utnytte de spesielle reglene for kvantemekanikk. For å gjøre dette, må de operere på ting som kan bli manipulert inn i spesifikke kvantetilstander. Fotoner er blant de fremste utfordrerne.

Den nye NIST papirer adresse en av de mange utfordringene til en praktisk kvantedatamaskin: behovet for en enhet som produserer fotoner i klar mengder, men bare en om gangen, og kun når datamaskinens prosessor er klar til å motta dem. Akkurat som rotete data vil forvirre en standard datamaskin, en informasjons-bærende foton som går inn i en kvante-prosessor sammen med andre partikler, eller når prosessoren ikke forventer det, kan ødelegge en beregning.

Den single-foton kilde har vært unnvikende i nesten to tiår, delvis fordi ingen metode for å produsere disse partiklene individuelt er ideelt. "Det er litt som å spille en omgang klask-a-mole, hvor løse ett problem skaper andre," sier Alan Migdall av NIST sin Optical Technology Division. "Det beste du kan gjøre er å holde alle sakene under kontroll litt. Du kan aldri bli kvitt dem."

Lagets første artikkelen tar for seg behovet for å være sikker på at et foton er faktisk kommer da prosessoren er ventet på det, og at ingen dukker opp uventet. Mange typer single-foton kilder skaper et par av fotoner og sende en av dem til en detektor, som tips av prosessoren til det faktum at den andre, informasjon-bærende foton er på vei. Men siden detektorer er ikke helt nøyaktig, noen ganger de går glipp av "Herald" foton-og dens tvilling glidelåser inn i prosessoren, gumming opp fungerer.

Teamet innsats, i samarbeid med forskere fra det italienske metrologi laboratorium L'Istituto Nazionale di Ricerca Metrologica (INRIM), håndtert problemet ved å bygge en enkel gate i kilden. Når en herold foton treffer detektoren, åpner porten, slik at andre fotonet fortiden. "Du får et foton når du venter en, og du ikke får en når du ikke," Migdall sier. "Det var en åpenbar løsning, andre foreslo det for lenge siden, vi var bare de første til å bygge den Den gjør enkelt foton kilde bedre.."

I et annet papir, beskriver NIST laget et foton kilde å ta to andre krav. Quantum datamaskiner vil trenge mange slike kilder som arbeider parallelt, slik at kilder må kunne bygges i store tall og fungere pålitelig, og slik at datamaskinen kan fortelle fotoner fra hverandre, må kildene opprette flere individuelle fotoner, men alle på forskjellige bølgelengder . Teamet skisserer en måte å skape nettopp en slik kilde ut av silisium, som er godt forstått av elektronikkindustrien i flere tiår som materialet fra hvilken standard databrikker er bygget.

"Vanligvis et bestemt materiale kan produsere bare par i en bestemt par av bølgelengder, men vår design gjør produksjon av fotoner på en rekke faste og distinkte bølgelengder samtidig, alt fra én kilde," Migdall sier. "Fordi utformingen er kompatibel med microfabrication teknikker, er dette bragd første steg i prosessen med å skape kilder som er en del av integrerte kretser, ikke bare prototype datamaskiner som jobber i drivhus av lab."

Kilde: http://www.nist.gov/

Last Update: 20. October 2011 16:13

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