🟠تراشه Sizhen حالت‌های کوانتومی فوتونی چند کیوبیتی را روی تراشه سیلیکونی نشان می‌دهد

🔹شرکت استارتاپ چینی Hefei SizhenChip Technology به همراه تیم پروفسور Ren Xifeng از دانشگاه علم و صنعت #چین (USTC)، در یک پژوهش پیشگامانه، موفق به پیاده‌سازی یک معماری محاسبات کوانتومی مبتنی بر اندازه‌گیری (Measurement-Based Quantum Computing - MBQC) با ۱۶ کیوبیت روی یک تراشه فوتونیکی سیلیکونی شده‌اند.

🔸این دستاورد، با استفاده از یک تراشه قابل برنامه‌ریزی مبتنی بر بستر سیلیکون-بر-عایق (SOI) و بهره‌گیری از رمزگذاری با ابعاد بالا در درجات آزادی مسیر، چالش اساسی کاهش نمایی بازده هم‌رویدادی (coincidence-rate loss) در درهم‌تنیده‌سازی چندین منبع فوتونی منفرد را برطرف کرده است.

🔹در این روش، هر فوتون از طریق ۱۶ مسیر موجبری متفاوت هدایت می‌شود تا یک کیودیت (qudit) با سطح ۴ (که معادل ۴ کیوبیت اطلاعات کوانتومی است) را حمل کند. این معماری ۴-فوتونی و ۱۶-کیوبیتی، وابستگی به برهم‌کنش‌های احتمالاتی چند-فوتونی را به طور قابل توجهی کاهش می‌دهد.

🏅هسته فنی این تراشه، استفاده از چهار لایه اندازه‌گیری قابل برنامه‌ریزی شامل آرایه‌ای از تداخل‌سنج‌های ماخ-زندر و تغییردهنده‌های فاز ترمو-اپتیکی است که اندازه‌گیری‌های تطبیقی روی تک‌کیوبیت‌ها را با استفاده از حلقه‌های بازخورد کلاسیک هم‌زمان ممکن می‌سازند. با این رویکرد، تیم موفق به تولید دو نوع حالت گرافی کلیدی شد:
▫️ یک حالت GHZ با ۴ فوتون و ۱۶ کیوبیت
▫️یک حالت خوشه‌ای با ۱ فوتون و ۴ کیوبیت

🔸تیم پژوهشی با آزمون‌های گواه درهم‌تنیدگی (entanglement witnessing)، وجود درهم‌تنیدگی واقعی و چندبخشی (genuine multipartite entanglement) را برای ۱۰ کیوبیت کدگذاری شده تایید کرده است. این دستاورد به عنوان بزرگ‌ترین حالت درهم‌تنیده نشان‌داده‌شده روی یک تراشه نوری کوانتومی تا به امروز محسوب می‌شود.

🔹در یک آزمایش مجزا، تیم از حالت خوشه‌ای ۴-کیوبیتی برای اجرای الگوریتم جستجوی گروور روی تراشه استفاده کردند که به میانگین احتمال شناسایی ۹۸٫۷ درصد در میان چهار هدف جستجو دست یافت. این میزان عملکرد، به طور قابل توجهی بهتر از بهترین شاخص قبلی برای معماری MBQC روی تراشه با ۴ کیوبیت (که توسط دانشگاه اشتوتگارت با ۸۰٫۸ درصد ثبت شده بود) است.

🔸شایان ذکر است که اگرچه این رویکرد با فشرده‌سازی اطلاعات در ابعاد بالا، تنگنای هم‌رویدادی چند-فوتونی را برطرف می‌کند، اما جریمه از دست رفتن فوتون را افزایش می‌دهد، به طوری که از دست دادن یک فوتون منجر به از بین رفتن اطلاعات ۴ کیوبیت به طور همزمان می‌شود.

‼️با وجود اینکه این پژوهش به صورت پیش چاپ منتشرشده و نیاز به تأیید نهایی در فرآیند داوری (peer review) دارد، اما این موفقیت، یک گام اساسی در سطح مؤلفه برای معماری‌های محاسبات کوانتومی مبتنی بر فیوژن* (Fusion-Based Quantum Computing - FBQC) محسوب می‌شود و به گفته شرکت Sizhen Chip، مسیر ساخت رایانه‌های نوری کوانتومی با مقیاس میلیون‌ها کیوبیت را هموار می‌سازد.

📎لینک خبر

🔸🔸🔸🔸🔸🔸
🔗 Website
🔗 Telegram
🔗 LinkedIn

#اخبار #محاسبات_کوانتومی #فوتونیک_کوانتومی