圣彼得堡大学科学家运用进化算法探索新型线性光学量子电路

技术研究 量科网 2023-09-23 17:25

圣彼得堡大学的物理学家正利用进化算法的力量探索新型线性光学量子电路。如果没有这种突破性的方法,发现这样的电路将需要多年的不懈研究。如今,量子计算工作跨越了不同的平台,但哪个平台最终将成为实现的问题仍然没有答案。目前量子计算的主流研究途径主要围绕四种关键平台开发量子算法:超导体、离子阱、中性原子和光子。

圣彼得堡大学的量子光学实验室通过倡导光子量子计算站在了这场量子革命的最前沿。基于光子的量子比特具有相当大的前景,因为它们相对容易生成和操纵,并且免除了超导体和中性原子的冷却要求。然而,处理光子的主要障碍在于它们之间的相互作用,因为直接的光子与光子的相互作用仍然是一项难以捉摸的挑战。迄今为止,为这种直接互动创造条件的多次尝试均告失败。

为了克服这一挑战,量子电路站上了中心舞台。量子电路使观察者能够根据用于测量的辅助系统的状态推断出“残差”系统的状态。本质上,是在逻辑运算执行后对结果进行筛选和过滤,从而产生概率运算结果。Heralded电路作为一个众所周知的概念已经有大约快二十年了。然而,它们的应用受到以特定光学元件和不同配置为特征的有限数量电路的限制。

圣彼得堡大学物理教授Tatiana Golubeva说:“我们以类似于DNA密码的方式确定了电路的关键参数,并通过引入个体的‘选择’、‘交叉’和‘突变’来模它个世代的进化,其中个体指的是光量子电路。获得的结果是,该软件在几分钟内就能够找到以前需要数年时间才能检测到的电路。”

这一非凡的成就源于方法论的协同作用和专注的团队合作。该算法代码是一种独创性的软件,由欧拉国际数学研究所的一群数学家精心编写而成,领导这个杰出团队的是圣彼得堡大学系统编程系副教授Sergei Sysoev。这一研究是一个引人注目的成果,它揭示了当遗传学方法和途径被转移到量子物理学领域时会出现非凡的可能性。(编译:Qtech)