Największy w historii kwantowy procesor fotoniczny
Komputery kwantowe mogą przyczynić się do rozwoju techniki obliczeniowej w stopniu znacznie przekraczającym możliwości dzisiejszych komputerów, jednak potencjał ten nie został jeszcze wykorzystany. Poszukując sposobu na wykazanie przewagi technologii kwantowej, naukowcy pracujący w ramach finansowanego ze środków UE projektu PHOQUSING tworzą hybrydowy system obliczeniowy oparty na najnowocześniejszej fotonice zintegrowanej, która łączy w sobie procesy klasyczne i kwantowe. Celem projektu jest opracowanie kwantowego urządzenia próbkującego, które zapewni Europie czołową pozycję w dziedzinie fotonicznej informatyki kwantowej. Z myślą o realizacji tego celu partner projektu PHOQUSING, firma QuiX Quantum z Niderlandów, stworzyła największy kwantowy procesor fotoniczny zgodny z kropkami kwantowymi (nanokryształkami półprzewodnikowymi, które po rzuceniu na nie światła ultrafioletowego emitują światło o różnych barwach). Procesor jest głównym elementem kwantowego urządzenia próbkującego, najbliższego realizacji urządzenia do obliczeń kwantowych, które może wykazać przewagę technologii kwantowej. „Uważa się, że kwantowe urządzenia próbkujące wykorzystujące światło są bardzo obiecujące, jeśli chodzi o możliwość wykazania przewagi technologii kwantowej”, czytamy w artykule zamieszczonym na stronie firmy QuiX Quantum. „Problem pobierania próbek z układu prawdopodobieństw, pod względem matematycznym zbyt złożony dla klasycznego komputera, można łatwo rozwiązać poprzez przepuszczenie światła przez takie kwantowe urządzenia próbkujące. W samym sercu kwantowych urządzeń próbkujących znajdują się wielkoskalowe liniowe interferometry optyczne, czyli procesory fotoniczne”.
Mikroukład pod mikroskopem
Opracowany przez zespół badawczy procesor to „rekordowej wielkości” 20-trybowy mikroukład fotoniczny z azotku krzemu, zoptymalizowany do pracy w zakresie fal bliskiej podczerwieni o długości fali wynoszącej 925 nanometrów. Jak dowiadujemy się z nagrania z webinarium prezentującego procesor, 20 trybów wejściowych ze 190 komórkami jednostkowymi i 380 dostrajalnymi elementami prawdopodobnie czyni ten procesor najbardziej złożonym mikroukładem fotonicznym dostępnym obecnie na rynku. Oprócz dużej liczby trybów kluczowymi cechami kwantowego procesora fotonicznego są niskie straty optyczne (rzędu 2,9 decybela na tryb) i wysoka wierność (99,5 % dla macierzy permutacji i 97,4 % dla macierzy losowych Haara). Gotowy do użytku procesor umożliwia również uzyskanie interferencji kwantowej o wysokiej widzialności (98 %). Prof. Fabio Sciarrino, koordynator projektu PHOQUSING (PHOTONICS QUANTUM SAMPLING MACHINE) z Uniwersytetu Rzymskiego „La Sapienza”, zauważa w artykule opublikowanym na stronie firmy QuiX Quantum: „Ugruntowana, wysokowydajna technologia fotoniczna opracowana przez firmę QuiX Quantum ma kluczowe znaczenie dla powodzenia projektu, ponieważ odpowiada na potrzebę przejścia od suchej nauki do rzeczywistej technologii, niezbędnego do opracowania użytecznych kwantowych technologii obliczeniowych”. W projekcie bierze udział siedmiu partnerów z Francji, Włoch, Niderlandów i Portugalii: pięć organizacji akademickich i badawczych oraz dwa podmioty przemysłowe – wszyscy są europejskimi liderami w dziedzinie informatyki kwantowej i fotoniki zintegrowanej. Więcej informacji: strona projektu PHOQUSING
Słowa kluczowe
PHOQUSING, kwantowy, fotoniczny, procesor, informatyka, mikroukład, informatyka kwantowa
