Computadores futuro Quantum Maio Use Single-Photon Source para a Operação Confiável

Published on January 21, 2011 at 6:36 AM

Os computadores quânticos do futuro podem usar fótons, ou partículas de luz, para se mover os dados de que necessitam para fazer cálculos, mas os fótons são difíceis de trabalhar.

Dois novos artigos por pesquisadores que trabalham no Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia (NIST) trouxeram a ciência mais próxima para a criação de fontes confiáveis ​​de fótons para esses dispositivos longo anunciado.

Fonte de fótons Gated começa com o feixe de laser verde brilhante 532nm de comprimento de onda que atinge um cristal (mancha verde brilhante, centro) e é convertida em pares de fótons em 810 nm (cor azul falsa aqui, é no final do espectro vermelho) e 1550nm ( no infravermelho, vermelho falsa cor aqui.). O feixe de "azul" é o canal de arauto, o feixe de "vermelho" passa por um carretel de fibra óptica (direita) para atrasá-la tempo suficiente para o ga6te para abrir ou fechar.

Em princípio, os computadores quânticos podem executar cálculos que são impossíveis ou impraticáveis ​​usando computadores convencionais, aproveitando as normas peculiares da mecânica quântica. Para fazer isso, eles precisam para operar em coisas que podem ser manipulados em específico estados quânticos. Fótons estão entre os principais candidatos.

O novo endereço NIST papéis um dos muitos desafios para um computador quântico prático: a necessidade de um dispositivo que produz fótons em quantidades pronto, mas apenas um de cada vez, e somente quando o processador do computador está pronto para recebê-los. Dados, assim como truncado irá confundir um computador padrão, um fóton de portadores de informações que entra em um processador quântico juntamente com partículas ou outros quando o processador não está esperando que-pode arruinar um cálculo.

A fonte de fóton único tem sido difícil por quase duas décadas, em parte porque nenhum método de produzir essas partículas, individualmente, é ideal. "É um pouco como jogar um jogo de toupeira Whack-a-, onde solução de um problema cria outro", diz Alan Migdall da Divisão de Tecnologia da NIST Optical. "O melhor que você pode fazer é manter todas as questões sob o controle um pouco. Você nunca pode se livrar deles."

Primeiro trabalho da equipe aborda a necessidade de ter certeza de que um fóton é realmente chegando quando o processador está esperando, e que nenhum aparecer inesperada. Muitos tipos de fóton único fontes criar um par de fótons e enviar um deles a um detector, quais as dicas fora do processador para o fato de que o segundo, fóton portadores de informações está a caminho. Mas desde detectores não são totalmente precisos, às vezes perdem o "arauto" fóton e sua zips duplos para o processador, atrapalhando o andamento.

O esforço da equipe, em colaboração com pesquisadores do laboratório de metrologia italiano L'Istituto Nazionale di Ricerca Metrologica (INRIM), tratado a questão através da construção de um portão simples na fonte. Quando um fóton atinge o detector arauto, o portão se abre, permitindo que o passado segundo fóton. "Você tem um fóton quando você espera uma, e você não conseguir um quando você não", diz Migdall. "Foi uma solução óbvia, outras propostas que há muito tempo, nós éramos apenas os primeiros a construí-la Faz a fonte único fóton melhor.."

Em um segundo estudo, a equipe do NIST descreve uma fonte de fótons para abordar dois outros requisitos. Computadores quânticos terão muitas fontes, tais trabalhando em paralelo, portanto, as fontes devem ser capazes de ser construído em grandes números e operar de forma confiável, e assim que o computador pode contar os fótons separados, as fontes devem criar vários fótons individuais, mas todos em comprimentos de onda diferentes . A equipe apresenta uma maneira de criar apenas como uma fonte de silício, que tem sido bem compreendido pela indústria eletrônica por décadas como o material de que os chips de computador padrão são construídos.

"Normalmente um determinado material pode produzir pares apenas em um par específico de comprimentos de onda, mas nosso projeto permite a produção de fótons em um número de comprimentos de onda regular e distintas ao mesmo tempo, tudo a partir de uma fonte," Migdall diz. "Porque o projeto é compatível com as técnicas de microfabricação, essa realização é o primeiro passo no processo de criação de fontes que fazem parte de circuitos integrados, computadores não apenas um protótipo que trabalham na estufa do laboratório."

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

Last Update: 22. October 2011 08:13

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