Фотонные устройства могут превзойти традиционные компьютеры

Новый вид устройства, управляющего светом, созданный исследователями из Университета Квинсленда в Австралии и других местах, делает то, что никогда не мог сделать обычный компьютер.

Квантовые компьютеры смогут выполнять задачи, которые не под силу кремниевым компьютерам, например взламывать коды, защищающие банковские транзакции. Несколько исследовательских групп представили убедительные доказательства того, что квантовая физика действительно воплощает уровень сложности, с которым классические компьютеры никогда не смогут сравниться. Новые устройства, созданные этими группами, гораздо проще построить, чем квантовые компьютеры, но когда-нибудь они смогут выполнять некоторые из тех же задач.

Ученые опубликовали свои выводы в журнале Science. [1,2] и в препринтах в arXiv. [3,4] Ранее предполагалось, что существует множество препятствий для квантовых вычислений , например, тот факт, что некоторые квантовые частицы, такие как фотоны, имеют поведение, которое невозможно предсказать с помощью обычных компьютеров.

В последних исследованиях исследователи ввели четыре одинаковых фотона в сеть светоделителей на чипе. [1] Благодаря квантовой интерференции, которая происходит, когда фотоны одновременно попадают в светоделитель, фотоны проходят другой путь через оптический лабиринт каждый раз, когда проводится эксперимент. Детекторы обнаруживают частицы в конце пробега, выявляя вероятность их прибытия во все возможные пункты назначения.

Без устройства, сконструированного исследователями, вычисление этих вероятностей было бы математически сложным, но не невозможным. Каждая добавленная частица удваивает сложность вычислений. Если бы в такое устройство поместили 100 фотонов, самый мощный суперкомпьютер на планете не смог бы подсчитать числа.

Эксперимент можно масштабировать до такого размера, но для генерации большого количества идентичных фотонов потребуется правильно рассчитать время, а это будет непросто. К счастью, над подобными проектами работают и другие команды. Команда из Австралии представила собственный прототип [2] и еще две группы в Австрии и Италии описывают аналогичные эксперименты. [3,4]

Эти машины являются доказательством принципа, и их создание стало возможным лишь недавно благодаря способности производить одновременные партии идентичных фотонов с высокой надежностью.