Команда компании Guizhen Chip Technology из Хэфэя, работающая совместно с группой профессора Жэнь Сифэна из Ключевой лаборатории квантовой информации Университета науки и технологии Китая (USTC), сообщила о ключевом результате в области универсальных оптических квантовых вычислений. Используя программируемый фотонный чип собственной разработки, команда продемонстрировала генерацию на чипе четырёхфотонного 16-кубитного состояния GHZ и четырёхкубитного кластерного состояния. Десять из шестнадцати кубитов были подтверждены как истинно запутанные с помощью измерений свидетеля запутанности. Эта работа представляет собой крупнейшее из зарегистрированных на сегодняшний день многочастичных запутанных состояний на чипе.
Этот результат важен, поскольку он обходит центральное узкое место фотонных квантовых вычислений: источники многофотонных состояний масштабируются экспоненциально плохо, а детерминированные двухфотонные вентили сложны в реализации. Команда использует подход измеренческих квантовых вычислений (MBQC), в котором вычисления управляются однокубитными измерениями на предварительно подготовленном запутанном ресурсном состоянии. Чтобы расширить этот ресурс, команда применяет высокоразмерное кодирование на каждом отдельном фотоне. Один фотон несёт несколько кубитов через свою пространственную степень свободы, которые затем направляются через четырёхслойный программируемый измерительный модуль.
Архитектура преобразует сложную задачу подготовки многофотонного состояния в управляемое расширение одного фотона до высокой размерности с последующими многослойными измерениями. Подготовка ресурсного состояния становится более детерминированной, а оптическое оборудование остаётся простым. В качестве проверочного теста команда использовала четырёхкубитное кластерное состояние для реализации алгоритма поиска Гровера и сообщила о средней вероятности идентификации 0,987. Результат опубликован в виде препринта на arXiv.
Более широкая значимость MBQC заключается в том, что это самый чистый из известных путей к отказоустойчивым универсальным квантовым вычислениям. Модель переносит сложную часть вычислений с операций логических вентилей в реальном времени на предварительную подготовку большого запутанного ресурса — именно ту область, в которой оптическое оборудование может быть эффективным. Производная архитектура, известная как квантовые вычисления на основе слияния (fusion-based quantum computing), наследует свойства MBQC с ещё более высокими порогами отказоустойчивости и является ведущим кандидатом для масштабирования фотонного квантового оборудования до диапазона миллионов кубитов.
Для Guizhen Chip Technology эта работа закрепляет её позицию как первой китайской компании, продемонстрировавшей создание на чипе масштабируемых графовых состояний для фотонных квантовых вычислений. Результат является ключевым строительным блоком, а не готовой машиной на миллион кубитов, но он переводит область от теоретических исследований на бумаге к инженерным вехам. Следующим шагом станет экспериментальная демонстрация отказоустойчивых логических кубитов в условиях реалистичного шума — гонка, в которой сейчас участвует всё мировое сообщество фотонных квантовых вычислений.
Всегда имейте в виду, что редакции могут придерживаться предвзятых взглядов в освещении новостей.
Автор – Pandaily
