En kvantdator lösa kan beräkningsproblem utom räckhåll för dagens superdatorer. Men när de blir större blir de svårare att kontrollera. Nu har forskare lyckats visa ett nytt sätt att konstruera kvantkretsar för enskilda ljuspartiklar. Det kan möjliggöra större och mer komplicerade kretsar – vilket är kritiskt för att kunna lösa upp kvantdatorers enorma beräkningskraft.

Optiska kretsar kommer att bli avgörande för utvecklingen av framtida teknologier som ohackbara kommunikationsnätverk och ultrasnabba kvantdatorer. Men i takt med att kretsarna blir större och mer komplexa blir de både svårare att kontrollera och tillverka, något som påverkar deras prestanda. I en ny studie som publiceras i den vetenskapliga tidskriften Nature Physics har ett internationellt forskarlag, där Lunds universitet ingår, tagit ett snillrikt, teknologiskt kliv mot en lösning på problemet.

– Vi har tagit fram ett mångsidigt alternativ att konstruera optiska kretsar med hjälp av en process som förekommer spontant i naturen. Genom att utnyttja det naturliga spridningsbeteendet hos ljus inuti en optisk fiber kunde vi programmera kretsar på mycket precisa sätt, säger Armin Tavakoli, fysikforskare vid Lunds universitet.

I studien lyckades forskarna koda extremt mycket information i en enda ljuspartikel, något som låser upp en massiv beräkningskraft.

– Idén är att utnyttja hur ljus sprids i optiska fibrer. För att undvika att kvanttillståndet hos ljuspartiklarna, som kommer ut i andra änden av en optisk fiber, påverkas på ett komplicerat vis lyckades vi manipulera dem, tämja oordningen, och använda sammanflätningen av två ljuspartiklar som en resurs, säger Armin Tavakoli.

– Genom att kartlägga hur ljuspartiklar kan manipuleras går det att implementera den här tekniken och göra användbara och programmerbara kretsar för enskilda kvantpartiklar med många frihetsgrader. Det är ett nytt och spännande tillvägagångssätt i utvecklingen av optiska kvantdatorer, säger Armin Tavakoli.

Förutom Lunds universitet har Heriot-Watt University, Sapienza University of Rome och University of Twente deltagit i arbetet. Experimentet utfördes på Heriot-Watt University.

Studien publiceras i den vetenskapliga tidskriften Nature Physics: ”Inverse design of high-dimensional quantum optical circuits in a complex medium”

Fakta – Kvantdatorer
I traditionella datorer är den minsta informationsbäraren en bit som kan anta värdet 0 eller 1. Kvantdatorer är i stället uppbyggda av kvantbitar som kan ha både värdet 0 och 1 samtidigt tack vare en kvantegenskap som kallas superposition.

Filed under: Teknikartiklar