Một thiết kế máy tính lượng tử tương đối đơn giản sử dụng một nguyên tử để điều khiển các photon có thể được xây dựng bằng các thành phần hiện có sẵn.

 

Giờ đây, các nhà nghiên cứu của Đại học Stanford đã đề xuất một thiết kế đơn giản hơn cho máy tính lượng tử quang tử sử dụng các thành phần sẵn có, theo một bài báo được xuất bản vào ngày 29 tháng 11 năm 2021, trong Optica. Thiết kế được đề xuất của họ sử dụng tia laser để điều khiển một nguyên tử đơn lẻ mà từ đó, có thể thay đổi trạng thái của các photon thông qua một hiện tượng được gọi là “dịch chuyển lượng tử”. Nguyên tử có thể được đặt lại và tái sử dụng cho nhiều cổng lượng tử, loại bỏ nhu cầu xây dựng nhiều cổng vật lý riêng biệt, giảm đáng kể sự phức tạp của việc xây dựng một máy tính lượng tử.

bất kỳ chương trình lượng tử nào ở bất kỳ kích thước nào chỉ sử dụng một qubit nguyên tử có thể điều khiển được. Để chạy một chương trình, mã được dịch thành một chuỗi các hoạt động hướng các photon vào đơn vị tán xạ và thao tác với qubit nguyên tử. Bởi vì bạn có thể kiểm soát cách nguyên tử và photon tương tác, cùng một thiết bị có thể chạy nhiều chương trình lượng tử khác nhau.

 

“Đối với nhiều máy tính lượng tử quang tử, các cổng là cấu trúc vật lý mà các photon đi qua, vì vậy nếu bạn muốn thay đổi chương trình đang chạy, nó thường liên quan đến việc cấu hình lại phần cứng một cách vật lý,” Bartlett nói. “Trong trường hợp này, bạn không cần phải thay đổi phần cứng – bạn chỉ cần cung cấp cho máy một bộ hướng dẫn khác.”

 

Tham khảo: “Tính toán lượng tử quang tử xác định trong một chiều thời gian tổng hợp” của Ben Bartlett, Avik Dutt và Shanhui Fan, ngày 29 tháng 11 năm 2021, Optica.

DOI: 10.1364 / OPTICA.424258

 

Học giả sau tiến sĩ Avik Dutt của Stanford cũng là đồng tác giả của bài báo này. Fan là giáo sư kỹ thuật điện, thành viên của Stanford Bio-X và là chi nhánh của Viện Năng lượng Precourt.

 

Nghiên cứu này được tài trợ bởi Bộ Quốc phòng Hoa Kỳ và Văn phòng Nghiên cứu Khoa học Không quân Hoa Kỳ.