Amostragem de bósons com fótons encontrados para produzir saída útil, apesar de vazamentos de fótons para a supremacia quântica
p (a) Configuração experimental para amostragem de bóson com perdas. A configuração contém quatro partes. A primeira parte é uma fonte de fóton único de uma micropilar de ponto quântico. É colocado dentro de um criostato de 4,2 K, e uma microscopia confocal é usada para excitar o ponto quântico e coletar sua fluorescência de ressonância. A segunda parte são seis demultiplexadores em cascata que separam o fluxo de fóton único em sete modos espaciais diferentes. Sete fibras monomodo com comprimentos diferentes são usadas para compensar o atraso de tempo entre sete modos diferentes. A terceira parte é a rede fotônica de perda ultrabaixa; os fótons individuais desmultiplexados são injetados em uma rede fotônica de formato quadrado de modo 16 × 16, que contém 113 divisores de feixe e 14 espelhos. A última parte é a detecção; 13 detectores de fóton único nanofio supercondutor e 3 detectores de avalanche à base de silício são usados para detectar fótons, e uma unidade caseira de contagem de coincidências registra todos os eventos sem colisão (não mostrados). (b) O circuito fotônico equivalente do nosso interferômetro de modo 16 × 16, que está totalmente conectado e tem uma taxa de transmissão acima de 99%. (c) Rede fotônica de perda ultrabaixa ampliada com um tamanho de 50,91 mm × 45,25 mm × 4,00 mm. Crédito:arXiv:1801.08282 [quant-ph]
p Uma equipe de pesquisadores da China, A Alemanha e os EUA descobriram que a amostragem de bósons com fótons é uma opção viável para testar a supremacia quântica, apesar do vazamento de fótons de um determinado sistema de teste. Em seu artigo publicado na revista
Cartas de revisão física , o grupo descreve o teste da ideia usando fótons emitidos por um ponto quântico. p No mundo da informática, provar que um computador quântico sempre superará uma máquina clássica ao trabalhar em certos problemas difíceis é conhecido como supremacia quântica. Mas à medida que o trabalho avança em direção ao desenvolvimento de um computador quântico verdadeiramente útil, os cientistas continuam a empurrar os limites dos computadores tradicionais. Como resultado, os pesquisadores estão explorando como projetar e desenvolver testes adequados para comparar os tipos de arquiteturas. Neste novo esforço, os pesquisadores analisaram a ideia da amostragem de bósons com fótons como um teste para os dois tipos de máquina. Pesquisas anteriores sobre a ideia sugeriram que ela não seria útil por causa dos problemas decorrentes do vazamento de fótons do sistema.
p O cenário do sistema de amostragem de bóson funciona criando um ambiente onde os fótons são introduzidos em um dispositivo por um determinado período de tempo e podem interagir - as medições são feitas em suas posições durante o mesmo período de tempo. A ideia é simular a distribuição da localização dos fótons em várias amostras, uma tarefa que pesquisas anteriores sugeriram que demoraria exponencialmente mais nos computadores de hoje em comparação com as máquinas quânticas devido à necessidade de fatoração para as interações aleatórias que ocorrem. O medo era que fótons perdidos devido ao vazamento tornassem essa abordagem impraticável para testar a supremacia quântica.
p Para testar a ideia, os pesquisadores montaram um dispositivo físico - um ponto quântico semicondutor dentro de uma cavidade. O ponto serviu como um átomo virtual - ele emitiu fótons (bósons) quando disparado por um laser. Esses fótons foram então enviados através de uma série de objetos ópticos que os levaram a percorrer vários caminhos, gerando uma rede virtual. Um detector de fótons foi colocado em todas as saídas com o objetivo de anotar suas posições. Os pesquisadores descobriram que muitas das amostras de "fótons perdidos" eram realmente úteis, o que levou a uma melhoria na taxa de aquisição de dados. E isso mostrou que a ideia deveria ser uma abordagem viável para testar a supremacia quântica. p © 2018 Phys.org
