Гарвардські інженери створили ультратонкий чип для квантових обчислень

Дослідники з Гарвардської школи інженерії та прикладних наук імені Джона А. Полсона (SEAS) зробили суттєвий прорив у сфері квантових обчислень, створивши ультратонкий оптичний чип — метаповерхню, здатну керувати складними багатофотонними квантовими станами.

Метаповерхня — це плоский наноструктурований пристрій товщиною менше довжини хвилі світла. Вона може замінити безліч традиційних оптичних компонентів (лінзи, дзеркала, дільники променів), які зазвичай використовуються для керування фотонами у квантових системах.

Саме велика кількість таких елементів досі ускладнювала масштабування квантових мереж.

Команда під керівництвом професора Федеріко Капассо розробила новий процес проєктування, який поєднує математичну теорію графів із фізичними властивостями світла. Графи використовувались для моделювання інтерференційних шляхів фотонів, після чого ця абстракція була втілена у вигляді нанорисунка на метаповерхні.

«Ми мінімізували всю оптичну установку до одного компактного пристрою, який є стабільним, міцним і простим у виробництві», — наголосив співавтор дослідження Керолос М. А. Юсеф.

Чип виготовлений за технологіями, широко використовуваними у напівпровідниковій промисловості, що відкриває шлях до масового виробництва. Крім того, конструкція мінімізує втрати світла — критично важливо для збереження квантової інформації.

Це досягнення може стати основою не лише для квантових комп’ютерів та мереж, які працюватимуть за кімнатної температури, а й для квантових сенсорів і мікролабораторій майбутнього.