Postępy w budowie komputerów kwantowych
Dopracowanie technik fotonicznych może znacznie zwiększyć wydajność obliczeń kwantowych. W ramach finansowanego przez UE projektu PHOCLUDI (Photonic Cluster States from Diamond) zajęto się stworzeniem nowego typu diamentowego źródła pojedynczych fotonów zdolnego do emitowania ciągów splątanych fotonów. Nadrzędnym celem było przezwyciężenie ograniczeń pomiarowych metod obliczeń kwantowych poprzez stworzenie skalowalnego środowiska wielofotonowego do kwantowego przetwarzania informacji. Badacze rozpoczęli od sformułowania nowych teorii generowania stanu klastrów z ośrodków defektów w diamentach. Zajęto się uzyskaniem wydajnego sprzężenia światła z ośrodków defektów w diamentach oraz sterowania kubitami spinowymi opartymi na diamentowych źródłach pojedynczych fotonów. Partnerzy projektu PHOCLUDI pracowali też nad uzyskaniem jednowymiarowych ciągów silnie splątanych fotonów umożliwiających wykonywanie dowolnych operacji na pojedynczych kubitach. Następnie zajęto się kwestią zbudowania kwantowych źródeł światła na bazie diamentów dla potrzeb fotonicznych metod kwantowego przetwarzania informacji. Jednym z istotniejszych wyników prac było uzyskanie skuteczności wykrywania fotonów sięgającej 88% dzięki wykorzystaniu specjalnie opracowanych dla potrzeb projektu detektorów na bazie nanodrutów nadprzewodzących. Poczyniono też znaczne postępy w badaniach spinu elektronowego, przejść optycznych ze stanu bazowego do stanu wzbudzonego, wzbudzenia rezonującego luki azotowej i elektrostatycznego strojenia rezonansu ośrodka luki azotowej. Wykonano wysokiej jakości lustra do integrowania ośrodków luki azotowej do postaci wnęki optycznej, co pozwoli uzyskiwać jeszcze większą wydajność zbierania fotonów. Partnerom projektu udało się też opracować nową metodę charakteryzowania splątania wielu elementów z wykorzystaniem zaledwie dwóch detektorów fotonów. Uzyskane dodatkowe granty pozwolą kontynuować prace badawcze. Umożliwi to dalsze rozwijanie wyników projektu, a docelowo opracowanie kwantowego źródła światła na bazie diamentu dla potrzeb fotonicznych metod kwantowego przetwarzania informacji. Wyniki projektu przyczynią się do rozwoju dziedziny obliczeń kwantowych i pozwolą naukowcom przybliżyć się o kolejny krok do zbudowania źródła fotonów nadającego się do skalowalnych obliczeń kwantowych opartych na pomiarach. Może to zapowiadać nową epokę wielkoskalowych obliczeń kwantowych i otworzyć drogę do rozwiązywania problemów obliczeniowych pozostających poza zasięgiem istniejących technik.
Słowa kluczowe
Komputery kwantowe, PHOCLUDI, klaster fotonów, diament, sterowanie kubitami spinowymi
