Вчені наблизилися до масштабованого квантового моделювання на фотонному чіпі

Вчені зробили важливий крок до розробки комп’ютерів, достатньо просунутих для моделювання складних природних явищ на квантовому рівні. Хоча такі типи симуляцій занадто громіздкі або взагалі неможливі для класичних комп’ютерів, квантові обчислювальні системи на основі фотоніки можуть забезпечити рішення.

Команда дослідників зі Школи інженерії та прикладних наук Хаджіма при Рочестерському університеті розробила нову систему оптичного квантового моделювання в масштабі чіпа, яка може допомогти зробити таку систему здійсненною. Команда під керівництвом професора електротехніки, комп’ютерної інженерії та оптики Цяна Ліна опублікувала свої результати в журналі Nature Photonics.

Команда Ліна проводила моделювання в синтетичному просторі, який імітує фізичний світ, контролюючи частоту або колір квантових заплутаних фотонів з плином часу. Цей підхід відрізняється від традиційних методів обчислень на основі фотоніки, в яких контролюються шляхи фотонів, а також значно зменшує фізичний слід і вимоги до ресурсів.

“Вперше ми змогли створити квантово-корельований синтетичний кристал, – каже Лін. “Наш підхід значно розширює розміри синтетичного простору, що дозволяє нам проводити симуляції декількох явищ квантового масштабу, таких як випадкові блукання квантово заплутаних фотонів”.

Дослідники кажуть, що ця система може слугувати основою для більш складних симуляцій у майбутньому.

“Хоча системи, що моделюються, добре вивчені, цей експеримент, що підтверджує принцип, демонструє потужність нового підходу для масштабування до більш складних симуляцій і обчислювальних завдань, і ми дуже раді дослідити їх у майбутньому”, – говорить Усман Джавід, провідний автор дослідження.

Серед інших співавторів групи Ліна – Реймонд Лопес-Ріос, Цзінвей Лінг, Остін Граф і Джеремі Стаффа.

Проект був підтриманий Національним науковим фондом США, Об’єднаним науково-технічним управлінням хімічного і біологічного захисту Агентства зменшення загрози при Міністерстві оборони США та Агентством передових оборонних дослідницьких проектів.