Австралийские учёные первыми в мире продемонстрировали топологически защищённые бифотонные состояния, тем самым открыв способ применения защищённых пар фотонов для создания универсальных перепутанных состояний логических вентилей – базовых блоков будущих квантовых компьютеров.

Для реализации потенциала квантовых вычислений, необходимо найти способ защитить перепутанную суперпозицию кубитов достаточно долго, чтобы квантовые компьютеры успели выполнить полезные вычисления. Перспективные кубиты на базе сверхпроводников и ионных ловушек слишком восприимчивы к электромагнитным помехам, что крайне усложняет их масштабирование в полезные машины.

Напротив, фотоны хорошо изолированы от электромагнитных и тепловых воздействий, но возможности масштабирования фотонных кубитов до последнего времени были ограничены потерями рассеяния и прочими ошибками.

Группа исследователей под руководством доктора Андреа Бланко-Редондо (Andrea Blanco-Redondo) разработала новую структуру из параллельных пар кремниевых волноводов толщиной всего 500 нм с внесённым посередине дефектом, разделяющим две топологически упорядоченные среды. Нарушенная симметрия позволила получать так называемые граничные моды (edge mode), в которых происходила корреляция пар фотонов.

Благодаря граничным модам перепутанная пара фотонов осуществляла надёжный перенос информации, которая иначе терялась бы из-за рассеяния фотонов на однородной решётке.

Ранее топологически защищённые состояния демонстрировались только для одиночных фотонов. Однако, доктор Бланко-Редондо считает, что квантовые информационные системы будут базироваться на многофотонных состояниях. Следующим этапом её исследований станет совершенствование защиты перепутывания фотонов и создание масштабируемых квантовых логических элементов.

Результатам работы, поделанной сотрудниками Сиднейского университета в плотном взаимодействии с их израильскими коллегами, посвящена совместная статья в престижном журнале Science.

Стратегія охолодження ЦОД для епохи AI