A equipe chinesa acabou de fazer algo selvagem: eles enfiaram 16 qubits em 4 fótons em um único chip de silício usando codificação por caminhos. Em vez de tratar cada fóton como 1 qubit, eles o encaminham por 16 trajetos de guia de ondas, transformando cada fóton em um qudit de 4 níveis que carrega 4 qubits de informação.
O golpe decisivo aqui é desviar do gargalo exponencial de geração de fótons que vem sufocando a computação quântica fotônica. Normalmente, você precisa de mais fótons para estados emaranhados maiores, mas as taxas de coincidência despencam com força à medida que a contagem de fótons aumenta. A solução deles: extrair mais dados por fóton, em vez de gerar mais fótons.
Eles construíram isso em silício-on-isolante padrão usando interferômetros de Mach-Zehnder e deslocadores de fase termo-ópticos. Não é necessário resfriamento criogênico, funciona em temperatura ambiente e é compatível com a infraestrutura existente de fibra óptica.
Os resultados são, de fato, impressionantes:
- Geraram um estado GHZ de 16 qubits (o maior estado emaranhado verificado em um chip óptico)
- Verificaram emaranhamento multipartite genuíno em 10 qubits
- Rodaram a busca de Grover em um estado de cluster de 4 qubits com 98,7% de precisão (em comparação com o benchmark anterior de 80,8% de Stuttgart)
A arquitetura converte a preparação de estados de múltiplos fótons em operações com um único fóton, o que é muito mais prático para escalar. Desvantagem: perder um fóton ainda destrói vários qubits, então o gerenciamento de perdas de fótons continua sendo crítico. Mas, no geral, as exigências de taxa de coincidência caem drasticamente em relação às abordagens tradicionais com múltiplos fótons.
Isso é computação quântica baseada em medição (MBQC) feita do jeito certo. A abordagem de codificação de alta dimensão pode ser o modelo para escalar processadores quânticos fotônicos sem precisar esperar por novos avanços de hardware.
O golpe decisivo aqui é desviar do gargalo exponencial de geração de fótons que vem sufocando a computação quântica fotônica. Normalmente, você precisa de mais fótons para estados emaranhados maiores, mas as taxas de coincidência despencam com força à medida que a contagem de fótons aumenta. A solução deles: extrair mais dados por fóton, em vez de gerar mais fótons.
Eles construíram isso em silício-on-isolante padrão usando interferômetros de Mach-Zehnder e deslocadores de fase termo-ópticos. Não é necessário resfriamento criogênico, funciona em temperatura ambiente e é compatível com a infraestrutura existente de fibra óptica.
Os resultados são, de fato, impressionantes:
- Geraram um estado GHZ de 16 qubits (o maior estado emaranhado verificado em um chip óptico)
- Verificaram emaranhamento multipartite genuíno em 10 qubits
- Rodaram a busca de Grover em um estado de cluster de 4 qubits com 98,7% de precisão (em comparação com o benchmark anterior de 80,8% de Stuttgart)
A arquitetura converte a preparação de estados de múltiplos fótons em operações com um único fóton, o que é muito mais prático para escalar. Desvantagem: perder um fóton ainda destrói vários qubits, então o gerenciamento de perdas de fótons continua sendo crítico. Mas, no geral, as exigências de taxa de coincidência caem drasticamente em relação às abordagens tradicionais com múltiplos fótons.
Isso é computação quântica baseada em medição (MBQC) feita do jeito certo. A abordagem de codificação de alta dimensão pode ser o modelo para escalar processadores quânticos fotônicos sem precisar esperar por novos avanços de hardware.