光量子处理器可扩展

来自澳大利亚、日本和美国的研究团队创建了由激光制成的大规模量子处理器的原型。该处理器具有内置的可扩展性，可以实现量子数量的增加，组件可以扩展到极限数。 “我们的方法从一开始就内置了极高的可扩展性，因为这种称为集群状态的处理器是由光构成的，” 皇家墨尔本理工大学量子计算和通信技术中心（CQC2T）首席研究员Nicolas Menicucci说。

由光构成的大规模量子处理器的纠缠结构。 图片由Shota Yokoyama 2019提供。

簇状态是纠缠量子分量的大量集合，这是基于测量量子计算的关键资源。当以特定方式测量时，簇状态执行量子计算。 Menicucci说：“为了对现实世界中的问题有用，簇状态必须足够大并且具有正确的纠缠结构。”通用量子计算将需要既大又具有（至少）二维拓扑的簇状态。为了形成团簇状态，研究人员使用了专门设计的晶体将普通的激光转换为压缩光。他们使用反射镜、分光镜和光纤网络将压缩后的光编织成簇状。簇状态的结构是二维的，由正方形网格组成，该正方形网格是为高度可伸缩、时分复用的实验平台量身定制的。研究人员说，它与Bosonic纠错码兼容，具有更高的压缩水平，可以实现容错量子计算。

反射镜、分束器和光纤等光学设备网络将激光编织到光学量子处理器中。由CQC2T提供。

该处理器的设计使其能够生成具有内置可伸缩性的巨大二维群集状态，即使在相对较小的实验中也是如此。 尽管目前的压缩水平太低，无法解决实际问题，但研究小组表示，其设计与用于实现最新压缩水平的技术兼容。该研究可能为光量子计算带来新的可能性。“在这项工作中，我们首次在任何系统中都建立了一个大规模的团簇状态，其结构能够实现通用量子计算，”堪萨拉州新南威尔士大学（UNSW）CQC2T首席研究员米野英浩说。“我们的实验表明该设计是可行且可扩展的。”