Kvantno računalstvo predstavlja potencijalnu revolucionarnu tehnologiju koja bi za neke zadatke mogla daleko nadmašiti tehnička ograničenja modernih-računalnih sustava. Međutim, sastavljanje praktičnih kvantnih-računala velikih razmjera i dalje je izazovno, posebno zbog složenih i delikatnih tehnika koje su uključene.
U nekim kvantnim računalnim sustavima, pojedinačni ioni (nabijeni atomi kao što je stroncij) zarobljeni su i izloženi elektromagnetskim poljima uključujući lasersko svjetlo kako bi proizveli određene efekte, koji se koriste za izvođenje izračuna. Takvi krugovi zahtijevaju mnogo različitih valnih duljina svjetlosti koje se uvode u različite položaje uređaja, što znači da brojne laserske zrake moraju biti pravilno raspoređene i isporučene u određeno područje. U tim slučajevima, praktična ograničenja isporuke mnogo različitih snopova svjetlosti unutar ograničenog prostora postaju poteškoća.
Kako bi to riješili, istraživači sa Sveučilišta u Osaki istražili su jedinstvene načine za isporuku svjetla u ograničenom prostoru. Njihov rad otkrio je energetski-učinkovit nanofotonski krug s optičkim vlaknima pričvršćenim na valovode za isporuku šest različitih laserskih zraka do njihovih odredišta. Nalazi su objavljeni uAPL Quantum.
"Skalabilne, praktične metode konfiguriranja fotonskih krugova povezanih s kvantnim računalima sa zarobljenim-ionima kako bi se omogućila isporuka laserskog svjetla još nisu razvijene", kaže autor Alto Osada. "Kako bismo prevladali ovaj izazov, htjeli smo stvoriti učinkovitu metodu koja uzima u obzir sve zone zarobljavanja u ionskoj zamci."
Kao dio istraživanja, valovode je trebalo razdvojiti i preurediti na kreativan način unutar kruga kako bi se različite laserske zrake prenijele na ispravna mjesta. Projekti su također morali uzeti u obzir mogućnost samostalnog isključivanja i uključivanja laserskih zraka, uz pružanje najveće moguće energetske učinkovitosti.
Rezultirajući obrasci valovoda izgledaju kao složene,-upadljive tapiserije dok laserske zrake prelaze jedna preko druge i kreću se kroz krugove.
"Naš rad pokazuje da ovaj pristup može omogućiti nekoliko stotina kubita na jednom čipu", ističe Osada. Qubits se odnosi na osnovne jedinice kvantnog računalstva, na kojima se pokreću kvantni algoritmi za rješavanje problema-stvarnog svijeta.
Istraživači su koristili dva pristupa oblikovanju uzoraka, koji se nazivaju sortiranje u mjehurićima i dupliciranje u blokovima. Utvrđeno je da oba uzorka imaju prednosti, a istraživači sugeriraju da bi izbor između njih ovisio o čimbenicima kao što su broj potrebnih laserskih zraka i gubici fotonskih elemenata. Studija je uspješno istaknula izvedivost i potencijal korištenja složenih uzoraka valovoda u strujnim krugovima za dovođenje zraka svjetlosti do zarobljenih iona.
Ovo istraživanje pruža uzbudljive implikacije da bi se isti koncept mogao primijeniti ne samo na kvantno računalstvo, već i na izradu naprednih optičkih sustava, što predstavlja važan tehnološki iskorak sa širokim rasponom primjena.
