By アマラ グラプス 19 年 2022 月 XNUMX 日に投稿
六月一日十部、 Twitterでのプレス発表 for ザナドゥのボレアリス光量子コンピューター かもしれない プレスリリース テンプレート 他のすべての量子企業が目指すものです。 スレッドで、同社の CEO は次のように述べています。
1）a 高品質の科学論文へのリンク (マドセンら、2022) 特定の成功を実証します。
2) どのように前進するか 比較する 同様の技術に;
3) どのように 一般の方もご利用いただけます それ;
4) 前金は何ですか XNUMXつかXNUMXつの文に要約;
5) いくつかの過去の問題に直接対処する 量子ハードウェアの比較から明らかになった。 この場合: 「なりすまし」と「実際の計算上の問題」。
6）a 高品質のビデオ、事前に説明します。
テクノロジーにフォーカスした簡潔な品質が印象的なプレスリリースでした。 最初から始めましょう。
光量子コンピューティング: それは何ですか?
フォトニック量子デバイスは、スピンベースの量子デバイスとは根本的に異なるもつれ原理で動作します。 ザナドゥのフォトニック量子コンピューターは、連続変数 (CV) モデルに基づいています。 PfQ 1 ワークショップでの Zachary Vernon による図 2019 の図は、最初の基本的な違いを説明しています。 離散 |1>、|0> 状態の代わりに、ライト フィールドの連続変数があり、振幅と位相直交に関する情報がエンコードされます。
図1. 図1 Zachary Vernon より 2019 Photonics for Quantum Workshop での彼のプレゼンテーション、基本的な違いを説明します。
フォトニック キュービットの課題は、寿命が短いことです。 ただし、使用する場合 測定ベース (MB) 代わりに量子コンピューティング (QC) ゲートベース 量子コンピューティングを使用すると、計算がすぐに実行されるため、寿命の短いフォトニック キュービットを自然に回避できます。 量子ビットは、特定の分布の位相空間で特定の測定値になります。 絞った光 or 絞った状態. 絞られた状態 トレードオフを利用して、研究者が無視できる別の変数の測定における不確実性を増加させながら、特定の変数の測定における不確実性を「圧迫」または減少させます。 量子ビット ノードはスクイーズ状態に置き換えられます。 ガウス ボソン サンプリング (GBS) スクイーズされた状態の分布からサンプルを抽出するときです。
連続変数、測定ベース、量子コンピューティングの概念を理解するには、私が見つけた最良の説明は YouTube です。デンマーク工科大学 (DTU) の Ulrik Lund Andersen は、2021 年 XNUMX 月に視覚指向の、オンライン トーク: 連続変数による光量子コンピューティング. 彼の話は、スクイーズされた状態が入力状態にどのように絡み合っているかを示すことによって、スクイーズされた状態の配列の行ごとに測定を段階的に進めて、次のようになります。 クラスター状態. クラスター化された状態の測定を通じて、人は実行します ゲート、例えば: Lloyd と Braunstein、1999 年に彼らの古典的な基礎で説明されているユニバーサル ゲート セット: 連続変数に対する量子計算. 次にアンデルセンはもう一方を紹介します の主要コンポーネント 光量子コンピュータ.
- ビームスプリッター; 半反射ミラーと XNUMX つの異なるスクイーズ状態ノードをもつれさせる方法です。 ループを伴う出力は、相関する「XNUMX モードのスクイーズ状態」としても知られていることを示します。 連続可変 EPR 状態 (アンデルセンのビデオにジャンプ);
- ホモダイン検出: 測定する位相空間の直交を選択する方法を提供し、新しい出力状態を生成するローカル オシレーターです。
- 次に、ホモダイン検出後のシーケンスで、感度が高い 光子検出器 光子の数を数えます。
図2. デンマーク工科大学 (DTU) の Ulrik Lund Andersen は、2021 年 XNUMX 月に視覚的なオンライン トークを行いました。 連続変数による光量子コンピューティング.
を備えたシステム 光ファイバー接続 大きなメリットがあります。 距離が 1cm を超える場合、光子を使用してファイバーを介してビットを送信するために必要なエネルギーは、同じ距離をカバーする一般的な 50 オームの電子伝送ラインを充電するために必要なエネルギーよりも小さくなります。 (Nielsen & Chuang、2010 年、ページ。 296). また、通信用の既存の光ファイバー ネットワークを進化させることもできます。
光量子コンピュータをスケーリングする方法
ザナドゥ 新しい技術的成功 私たちに見せてください （マドセンら、2022) フォトニック量子コンピューティングをどのように劇的に改善し、スケーリングできるか:
- 非古典的な光の生成: チップ上にスクイーズされた光発生器。
- 時間領域多重化: ループ。システムの物理的な範囲や複雑さを増やさずに、より絞った光モードへのアクセスを可能にします。
- ユニバーサル ゲート セットの実装: プログラム可能 (ブロムリーら、2019);
- 高速電気光学スイッチング: 干渉計から、ガウス状態が 1 から 16 のバイナリ スイッチ ツリー (demux) に送信され、PNR による読み出しの前に出力が部分的に逆多重化されます。
- さらに、PNR が向上します。 室温目標 ビューで：
- 高速光子数分解（PNR）検出技術: 超伝導遷移端センサー (TES) に基づく光子数分解 (PNR) 検出器の配列で、検出効率は 95% (Arrazola ら、2021 年).
アンダーソン教授は、重要なイノベーションを次のように示しています。 時間多重化 また、 ステップスルーアニメーション、正確に 2 クロック サイクル遅延する光ファイバー内のループを使用した、XNUMXD、スクイーズド ライト、クラスター生成の。 その後、光路はビームスプリッター間で同期されます。 ループを追加すると、エンタングルメントが増え、必要なビーム スプリッターが少なくなります。 これは、私のフォトニック量子コンピューターのスケーリング ヒューリスティックにつながります。 「時間多重化ループが多いほど、スケーリングに必要な時間は短くなります。」 図 3 は、Xanadu のプレス リリース ビデオと同じ概念を示しています。
図3. エンタングルメントを増やし、ビーム スプリッターの数を減らし、より優れたスケーラビリティをサポートするための時間多重化の概念。 からのフレームグラブ ザナドゥのプレスリリースビデオ.
実験室のセットアップを見ると、スケーラビリティを直感的に理解できるようになりました。 アンデルセン コンポーネントを識別します それはスケーラブルであり、スケーラブルではなく、彼自身の DTU グループのフォトニック量子コンピューターであり、アーキテクチャを使用して、 ラーセンら、2021.
USTCコンペティション
アンダーセン教授はまた、 質問と回答 彼のプレゼンテーションの 中国科学技術大学 (USTC) グループの理由: 九章2.0、スケーリングできません. USTCグループは、自由空間、スクイーズドライト、光源を使用しています。 113 フォトニック キュービットは、5x5x5cm で、エンタングルメント用の対応するビーム スプリッターを備えています。 フォールト トレラント コンピューティングの場合、約 XNUMX 万のスクイーズ ライト状態が必要です。 したがって、これは量子超越性の印象的な取り組みですが、このアーキテクチャではシステムが非常に大きくなります。
光量子コンピュータのロードマップ
に加えて ラーセンら、2021上記のフォトニック量子コンピューティングのロードマップは、コミュニティでよく参照されています。
光量子コンピュータのベンダーとグループの成長
研究。 産業界との国際的な光量子コンピューティング コミュニティが成長しています。 2012 年以来、arXiV には合計約 850 のフォトニック量子技術研究論文があり、過去 600 年間で約 2022% 増加しています。 年間の増加率が最も速いのは、これまでのところ 50 年です (年末までに 600% まで拡大)。 この成長は、この XNUMX 年間の他の量子技術研究分野の成長 (約 XNUMX%) と歩調を合わせています。
会議への参加。 コミュニティも増加しています。 2019 （35）と 2022 (45) 量子フォトニクス (PfQ) ワークショップ. 2019 PfQ サイトにジャンプすることは特に価値があります。対応するプレゼンテーションを含む役立つプレゼンテーション ビデオが記録されています。
実体、一部は特許を取得. 「フォトニック」キーワードの解像度が粗いため、フォトニック量子特許の特許の成長を追跡することは困難です。 ただし、一部の特許譲受人は特定できます。 以下は、利用可能な特許を持つフォトニック量子コンピューティング分野のベンダーとグループです。
カナダ
USA
- カリフォルニア
- ミシガン州
中国
ドイツ
The Netherlands
デンマーク
光量子コンピューティングの壁紙
夏です。軽く締めくくりに、この分野のお気に入りのグラフィックを共有したいと思います。 これは、2018 年に Xanadu でインターンをしていた Brianna Gopaul によって生成された、カラフルで無限次元のヒルベルト空間です。 中程度の記事 基本的な光量子について ゲート操作; 彼女はこのリッチなビジュアルで私たちを扱います。 今のデスクトップ画面です。
アマラ・グラプス博士 学際的な物理学者、惑星科学者、科学コミュニケーターおよび教育者であり、すべての量子技術の専門家です。
