Китайская команда только что провернула нечто дикое: она запихнула 16 кубитов в 4 фотона на одном кремниевом чипе с помощью кодирования по путям. Вместо того чтобы считать каждый фотон за 1 кубит, они проводят его через 16 волноводных трактов, превращая каждый фотон в 4-уровневый квдит, который несёт информацию в эквиваленте 4 кубитов.
Главный трюк здесь — обойти экспоненциальный «бутылочный горлышек» по генерации фотонов, который душит фотонные квантовые вычисления. Обычно для больших запутанных состояний нужно больше фотонов, но при росте числа фотонов частоты совпадений резко падают. Их решение: получать больше данных с каждого фотона, а не генерировать больше фотонов.
Они построили это на стандартном кремний-на-изоляторе (silicon-on-insulator) с использованием интерферометров Маха—Цендера и термооптических фазовых сдвигателей. Криогенного охлаждения не требуется: система работает при комнатной температуре и совместима с существующей волоконно-оптической инфраструктурой.
Результаты действительно впечатляют:
- Сгенерировали 16-кубитное состояние GHZ (самое большое подтверждённое запутанное состояние на оптическом чипе)
- Подтвердили подлинную многопартийную запутанность по 10 кубитам
- Запустили поиск Гровера на 4-кубитном кластерном состоянии с точностью 98,7% (в сравнении с предыдущим бенчмарком Stuttgart — 80,8%)
Такая архитектура превращает подготовку многофотонных состояний в операции с одиночными фотонами, что намного практичнее для масштабирования. Минус: потеря одного фотона «сносит» сразу несколько кубитов, поэтому управление потерями фотонов по-прежнему критично. Но в целом требования к частоте совпадений падают на порядок по сравнению с традиционными многофотонными схемами.
Это измерительно-ориентированные квантовые вычисления (MBQC), сделанные как надо. Подход с высокоразмерным кодированием может стать «чертежом» для масштабирования фотонных квантовых процессоров — без ожидания прорывов в новом оборудовании.
Главный трюк здесь — обойти экспоненциальный «бутылочный горлышек» по генерации фотонов, который душит фотонные квантовые вычисления. Обычно для больших запутанных состояний нужно больше фотонов, но при росте числа фотонов частоты совпадений резко падают. Их решение: получать больше данных с каждого фотона, а не генерировать больше фотонов.
Они построили это на стандартном кремний-на-изоляторе (silicon-on-insulator) с использованием интерферометров Маха—Цендера и термооптических фазовых сдвигателей. Криогенного охлаждения не требуется: система работает при комнатной температуре и совместима с существующей волоконно-оптической инфраструктурой.
Результаты действительно впечатляют:
- Сгенерировали 16-кубитное состояние GHZ (самое большое подтверждённое запутанное состояние на оптическом чипе)
- Подтвердили подлинную многопартийную запутанность по 10 кубитам
- Запустили поиск Гровера на 4-кубитном кластерном состоянии с точностью 98,7% (в сравнении с предыдущим бенчмарком Stuttgart — 80,8%)
Такая архитектура превращает подготовку многофотонных состояний в операции с одиночными фотонами, что намного практичнее для масштабирования. Минус: потеря одного фотона «сносит» сразу несколько кубитов, поэтому управление потерями фотонов по-прежнему критично. Но в целом требования к частоте совпадений падают на порядок по сравнению с традиционными многофотонными схемами.
Это измерительно-ориентированные квантовые вычисления (MBQC), сделанные как надо. Подход с высокоразмерным кодированием может стать «чертежом» для масштабирования фотонных квантовых процессоров — без ожидания прорывов в новом оборудовании.