Circuitos cuánticos con muchos fotones en un chip nanofotónico programable

Área de la Ciencia:

• La computación cuántica
• La nanofotónica integrada
• Procesamiento de información cuántica

Sus antecedentes:

• Las computadoras cuánticas fotónicas actuales se enfrentan a limitaciones en el determinismo, el recuento de fotones y la programabilidad de la puerta.
• Existe una creciente demanda de aplicaciones prácticas de computación cuántica que impulsan la innovación en el hardware.

Objetivo del estudio:

• Presentar un sistema completo de hardware y software para ejecutar operaciones de circuito cuántico de muchos fotones.
• Para superar las limitaciones de las plataformas fotónicas de computación cuántica existentes.
• Para permitir la ejecución remota de algoritmos cuánticos complejos.

Principales métodos:

• Desarrollo de un chip nanofotónico integrado programable que funcione a temperatura ambiente.
• Integración con un sistema de control totalmente automatizado para el acceso remoto.
• Utilizando estados de vacío fuertemente comprimidos y altas tasas de muestreo para la detección de múltiples fotones.

Principales resultados:

• Demostración de las operaciones de circuito cuántico con hasta ocho modos.
• Se han logrado tasas y números de detección de fotones múltiples que superan a los sistemas ópticos cuánticos programables anteriores.
• Verificación de la no clásicalidad de la salida del dispositivo.

Conclusiones:

• La plataforma desarrollada sirve como una plataforma de lanzamiento escalable para tecnologías cuánticas fotónicas.
• Se realizaron con éxito demostraciones de prueba de principio de muestreo de bosones gaussianos, espectros vibrónicos moleculares y similitud de gráficos.
• El sistema permite cálculos cuánticos generales y programables a nivel de muchos fotones.