光会成为量子计算的基础吗?

光会成为量子计算的基础吗?

罗伯特·莫兰多蒂教授和他的团队利用一种利用光的量子特性的紧凑光学平台，朝着实现第一台强大的光子量子计算机又迈进了一步。INRS的研究人员透露，他们已经生成了一类特殊的量子状态——d级簇态——并利用它们来实现新的量子运算。所演示的状态具有独特的属性，这些属性使它们比迄今为止所演示的任何其他此类状态都更加健壮和强大。

近十年来，罗伯托•莫兰多蒂教授一直在通过开发利用光粒子(光子)作为数据介质的芯片，逐步构建一个雄心勃勃的系统。在这些硬币大小的芯片结构上，光子被产生和转换，因此它们可以被赋予独特的量子特性。他的团队是第一个成功创建高维(即quDit)光学簇态的团队，这是能够利用量子计算能力的持续探索的元素之一。

电子计算机系统的能力已接近极限，但对更大计算能力的需求仍在不断增长。这就是为什么科学家们转向量子计算，研究如何在光粒子中编码大量信息，并以前所未有的复杂性进行计算。为了达到这个目的，数据介质必须被转换成量子比特(或量子位)，这是非经典的计算等效的传统比特。明智地设计光子的量子态，就有可能增加量子位元的信息存储能力，并使其得到所谓的qudit。然后，通过将qu看板分组成簇，基于所谓的“单向”方案的量子计算操作成为可能。

其他的量子计算方法使用离子、原子或其他量子资源，但是操纵它们进行高维编码的努力效率低下。据参与这项研究的电信专家Jose Azana教授(INRS)说，光子还有另一个优点:“在现有的电信系统中，光子被用来通过光纤传输信息。这意味着具有受控量子特性的光子也可以通过这些相同的通道而不丢失它们的特性。

在《自然物理》的文章中描述的簇态的复杂性和丰富性是前所未有的。此外，该研究团队还实现了另一个第一，通过执行高维量子计算操作，利用实现的集群状态。他们证明了光具有为未来超高速计算机提供动力的所有必要特性。这是一个重大的飞跃，它是通过一个与现有技术兼容的紧凑系统实现的。INRS团队开发的平台能够生成足够复杂的量子态来实现量子计算目标，从而为单向量子计算机铺平了道路。