Một nhóm các nhà nghiên cứu của Tập đoàn NTT của Nhật Bản, Đại học Tokyo và trung tâm nghiên cứu RIKEN đã công bố sự phát triển của một phương pháp tiếp cận dựa trên quang tử đầy đủ cho tính toán lượng tử. Tận dụng các đặc tính lượng tử của các nguồn sáng bị ép , các nhà nghiên cứu hy vọng công việc của họ sẽ mở đường hướng tới việc triển khai nhanh hơn và dễ dàng hơn các hệ thống tính toán lượng tử, tránh nhiều cạm bẫy thực tế và quy mô của các phương pháp tiếp cận khác. Hơn nữa, nhóm tự tin rằng nghiên cứu của họ có thể dẫn đến sự phát triển của các hệ thống tính toán lượng tử quy mô lớn, có kích thước bằng giá đỡ mà hầu như không cần bảo trì.
Bản thân cách tiếp cận dựa trên ánh sáng mang lại nhiều lợi thế so với các kiến trúc điện toán lượng tử truyền thống, có thể dựa trên một số cách tiếp cận ( các ion bị mắc kẹt , các chấm lượng tử silicon và các chất siêu dẫn topo , chỉ là một vài cái tên). Tuy nhiên, tất cả các cách tiếp cận này đều có phần hạn chế từ góc độ vật lý: tất cả chúng đều cần sử dụng các mạch điện tử, dẫn đến phát nhiệt Ohmic (nhiệt thải sinh ra từ các chuyến đi của tín hiệu điện qua hệ thống dây bán dẫn điện trở). Đồng thời, quang tử cho phép cải thiện đáng kể độ trễ do dữ liệu di chuyển với tốc độ ánh sáng.
Việc chia tỷ lệ qubit trong quang tử lượng tử được thực hiện bằng cách ngày càng chia nhỏ luồng ánh sáng thành các phân đoạn thời gian, với mỗi phân đoạn tương ứng với các lệnh và / hoặc khối lượng công việc. (Tín dụng hình ảnh: NTT / RIKEN)
Tính toán lượng tử dựa trên quang tử tận dụng các đặc tính lượng tử mới nổi trong ánh sáng. Thuật ngữ kỹ thuật ở đây là siết chặt – nguồn sáng càng bị siết chặt, thì hành vi lượng tử của nó càng thể hiện nhiều hơn. Trong khi mức độ ép tối thiểu trên 65% trước đây được cho là cần thiết để mở khóa các thuộc tính lượng tử cần thiết, các nhà nghiên cứu đã đạt được hệ số 75% cao hơn trong các thí nghiệm của họ. Về mặt thực tế, hệ thống lượng tử của họ mở ra dải tần cao hơn 6 THz, do đó tận dụng được các lợi ích của quang tử đối với tính toán lượng tử mà không làm giảm băng thông rộng có sẵn xuống mức không sử dụng được.
Kết quả đo mức độ nhiễu lượng tử, các đặc tính lượng tử mới nổi cho phép tính toán lượng tử dựa trên quang tử. (Tín dụng hình ảnh: NTT / RIKEN)
Do đó, các nhà nghiên cứu hy vọng thiết kế lượng tử dựa trên quang tử của họ sẽ cho phép triển khai dễ dàng hơn – không cần các điều khiển nhiệt độ kỳ lạ (về cơ bản là tủ đông dưới 0 ) thường được yêu cầu để duy trì sự kết hợp lượng tử trên các hệ thống khác. Việc chia tỷ lệ cũng được thực hiện dễ dàng và đơn giản hơn: không cần tăng số lượng qubit bằng cách liên kết với nhau một số đơn vị tính toán lượng tử nhỏ hơn, chặt chẽ hơn. Thay vào đó, số lượng qubit (và do đó hiệu suất của hệ thống) có thể được tăng lên bằng cách liên tục phân chia ánh sáng thành các “phân đoạn thời gian” và mã hóa thông tin khác nhau trong từng phân đoạn này. Theo nhóm nghiên cứu, phương pháp này cho phép họ “dễ dàng tăng số lượng qubit trên trục thời gian mà không cần tăng kích thước của thiết bị.”
Các thành phần cơ bản cho tính toán lượng tử có thể mở rộng dựa trên quang tử. (Tín dụng hình ảnh: NTT / RIKEN)
Tất cả các yếu tố này kết hợp với nhau cho phép giảm lượng nguyên liệu thô cần thiết trong khi loại bỏ sự phức tạp của việc duy trì giao tiếp và sự gắn kết lượng tử giữa nhiều đơn vị tính toán lượng tử nhỏ. Các nhà nghiên cứu bây giờ sẽ tập trung vào việc thực sự xây dựng máy tính lượng tử dựa trên quang tử. Xem xét cách họ ước tính thiết kế của mình có thể mở rộng quy mô lên tới “hàng triệu qubit“, “những đóng góp của họ có thể tạo ra bước đột phá mang tính cách mạng trong tính toán lượng tử bỏ qua “con đường dài phía trước” dự kiến để đạt được số lượng qubit hữu ích.
Theo: Tomshardware.
