_ Un salt promițător către computere cu capacități de viteză a luminii

Oamenii de știință au creat un procesor reprogramabil bazat pe lumină, o premieră mondială, despre care spun ei că ar putea deschide o nouă eră a calculului cuantic și a comunicării.

Tehnologiile din aceste domenii emergente care operează la nivel atomic realizează deja beneficii mari pentru descoperirea de medicamente și alte aplicații la scară mică.

În viitor, computerele cuantice la scară largă promit să fie capabile să rezolve probleme complexe. acest lucru ar fi imposibil pentru computerele de astăzi.

Cercetatorul principal, profesorul Alberto Peruzzo de la Universitatea RMIT din Australia, a spus că procesorul echipei – un dispozitiv fotonic care folosește particule luminoase pentru a transporta informații – ar putea ajuta la realizarea calculelor cuantice de succes prin minimizarea „ pierderi de lumină."

"Designul nostru face ca computerul cuantic fotonic cuantic să fie mai eficient în ceea ce privește pierderile de lumină, ceea ce este esențial pentru a putea continua calculul", a spus Peruzzo, care conduce Centrul ARC de Nodul Excelență pentru calculul cuantic și tehnologia comunicațiilor (CQC2T) de la RMIT.

„Dacă pierdeți lumina, trebuie să reporniți calculul.”

Alte progrese potențiale au inclus capabilități îmbunătățite de transmisie a datelor pentru sisteme de comunicații „inpirabile” și aplicații de detectare îmbunătățite în monitorizarea mediului și îngrijirea sănătății, a spus Peruzzo.

Echipa a reprogramat un procesor fotonic într-o serie de experimente, obținând o performanță echivalentă cu 2.500 de dispozitive, prin aplicarea diferitelor tensiuni. Rezultatele și analiza lor sunt publicate în Nature Communications.

„Această inovație ar putea duce la o platformă mai compactă și mai scalabilă pentru procesoarele fotonice cuantice”, a spus Peruzzo.

Yang Yang, autorul principal , și RMIT Ph.D. Savantul a spus că dispozitivul era „pe deplin controlabil”, a permis reprogramarea rapidă cu un consum redus de energie și a înlocuit nevoia de a face multe dispozitive personalizate.

„Am demonstrat experimental diferite dinamici fizice pe un singur dispozitiv”, a spus el. .

„Este ca și cum ai avea un comutator pentru a controla modul în care se comportă particulele, ceea ce este util atât pentru înțelegerea lumii cuantice, cât și pentru crearea de noi tehnologii cuantice.”

Profesorul Mirko Lobino de la Universitatea din Trento, în Italia, a realizat dispozitivul fotonic inovator folosind un cristal numit niobat de litiu, iar profesorul Yogesh Joglekar de la Universitatea Indiana Purdue University Indianapolis din Statele Unite și-a adus experiența în fizica materiei condensate.

Niobatul de litiu are un sistem optic și unic. proprietăți electro-optice, făcându-l ideal pentru diverse aplicații în optică și fotonică.

„Grupul meu a fost implicat în fabricarea dispozitivului, ceea ce a fost deosebit de dificil deoarece a trebuit să miniaturizăm un număr mare de electrozi pe partea superioară a ghidurilor de undă pentru a atinge acest nivel de reconfigurabilitate", a spus Lobino.

"Procesoarele fotonice programabile oferă o nouă cale de explorare a unei game de fenomene în aceste dispozitive care pot debloca progrese incredibile în tehnologie și știință, „, a spus Joglekar.

Între timp, echipa lui Peruzzo a dezvoltat, de asemenea, un sistem hibrid primul mondial care combină învățarea automată cu modelarea pentru a programa procesoare fotonice și pentru a ajuta la controlul dispozitivelor cuantice.

Peruzzo a spus că controlul unui computer cuantic a fost esențial pentru a asigura acuratețea și eficiența procesării datelor.

„Una dintre cele mai mari provocări pentru acuratețea de ieșire a dispozitivului este zgomotul, care descrie interferența din mediul cuantic care influențează modul în care qubiții performa", a spus el.

Qubiții sunt unitățile de bază ale calculului cuantic.

"Există o serie întreagă de industrii care dezvoltă calculul cuantic la scară largă, dar încă sunt lupta împotriva erorilor și ineficiențelor cauzate de zgomot”, a spus Peruzzo.

Încercarile de a controla qubits s-au bazat în mod obișnuit pe ipoteze cu privire la zgomotul și ce l-a cauzat, a spus Peruzzo.

„În loc să facem presupuneri, am dezvoltat un protocol care utilizează învățarea automată pentru a studia. zgomotul folosind, de asemenea, modelarea pentru a prezice ce face sistemul ca răspuns la zgomot”, a spus el.

Prin utilizarea procesoarelor fotonice cuantice, Peruzzo a spus că această metodă hibridă ar putea ajuta computerele cuantice să funcționeze mai precis. și eficient, având un impact asupra modului în care controlăm dispozitivele cuantice în viitor.

„Credem că noua noastră metodă hibridă are potențialul de a deveni abordarea principală de control în calculul cuantic”, a spus Peruzzo.

Autorul principal, Dr. Akram Youssry, de la RMIT, a spus că rezultatele abordării nou dezvoltate au arătat o îmbunătățire semnificativă față de metodele tradiționale de modelare și control și ar putea fi aplicate și altor dispozitive cuantice dincolo de procesoarele fotonice.

„Metoda ne-a ajutat să descoperim și să înțelegem aspecte ale dispozitivelor noastre care depășesc modelele fizice cunoscute ale acestei tehnologii”, a spus el.

„Acest lucru ne va ajuta să proiectăm dispozitive și mai bune în viitor.”

„Identificarea și controlul sistemelor cuantice cu caseta gri experimentală”, este publicată în npj Quantum Information.

Peruzzo a spus că companiile start-up în calculul cuantic ar putea fi create în jurul metodei de proiectare a dispozitivelor fotonice și a metodei de control cuantic al echipei sale. , pe care ar continua să-l studieze în ceea ce privește aplicațiile și „potențialul lor complet”.

„Fotonica cuantică este una dintre cele mai promițătoare industrii cuantice, deoarece industria fotonică și infrastructura de producție sunt foarte bine stabilite”, a spus el. a spus.

„Algoritmii de învățare automată cuantică au avantaje potențiale față de alte metode în anumite sarcini, în special atunci când se ocupă cu seturi mari de date.”

„Imaginați-vă o lume în care computerele funcționează de milioane de ori. mai repede decât fac astăzi, unde putem trimite informații în siguranță, fără să ne temem că vor fi interceptate și unde putem rezolva probleme în câteva secunde, care în prezent ar dura ani.”

„Acesta nu este doar fantezie— este viitorul potențial alimentat de tehnologiile cuantice și cercetarea ca a noastră deschide calea.”

(Fluierul)