Прототип бозонного компьютера успешно прошел испытания

Несмотря на быстрые темпы развития квантовых технологий в последние годы, создание полноценного квантового компьютера и даже выбор наиболее эффективной его архитектуры и объектов для манипулирования (фотонов, электронов или атомов) остается делом будущего. Новейшие эксперименты, проведенные в Венском университете, демонстрируют, тем не менее, что некоторые квантовые объекты лучше, чем другие подходят для определенных вычислительных задач.

Огромным преимуществом фотонов – разновидности бозонов – является их высокая мобильность. Исследовательская команда Венского университета при участии коллеги из Иенского университета недавно реализовала так называемый компьютер на выборках бозонов (boson sampling computer), использующий именно это качество фотонов. Теоретической базой при построении прототипа послужили выкладки ученых Массачусетского технологического института.

Фотоны вводились в сложную оптическую сеть, где они могли распространяться по различным маршрутам. Согласно представлениям квантовой физики, фотоны проходят по всем возможным путям одновременно – это называется суперпозицией. Результат вычисления в таком компьютере получить достаточно просто, нужно лишь подсчитать, сколько фотонов появляется на каждом выходе сети. Такая задача, включающая несколько десятков фотонов и сеть всего с сотней входов и выходов, является нерешаемой даже на самом быстром современно классическом суперкомпьютере.

К счастью, при более простых начальных условиях, обычный компьютер способен справиться с расчетами. Это позволило немецким ученым получить эталонные результаты и, основываясь на них, провести проверку функционирования бозонного вычислителя.

Результаты экспериментов, показавших высокую точность работы созданного в Вене прототипа, приведены в статье Experimental Boson Sampling, которая размещена в онлайновой версии Nature Photonics от 12 мая.