Kvantno računarstvo predstavlja potencijalnu revolucionarnu tehnologiju koja bi mogla daleko nadmašiti tehnička ograničenja modernih-dnevnih računarskih sistema za neke zadatke. Međutim, sastavljanje praktičnih, velikih-kvantnih računara ostaje izazov, posebno zbog složenih i delikatnih tehnika koje su uključene.
U nekim kvantnim računarskim sistemima, pojedinačni joni (nabijeni atomi kao što je stroncijum) su zarobljeni i izloženi elektromagnetnim poljima, uključujući lasersko svetlo, da bi proizveli određene efekte, koji se koriste za izvođenje proračuna. Takva kola zahtijevaju mnogo različitih valnih dužina svjetlosti da se uvedu u različite položaje uređaja, što znači da brojni laserski snopovi moraju biti pravilno raspoređeni i dostavljeni u određeno područje. U ovim slučajevima, praktična ograničenja isporuke mnogo različitih snopova svjetlosti unutar ograničenog prostora postaju poteškoća.
Da bi se pozabavili ovim problemom, istraživači sa Univerziteta u Osaki istražili su jedinstvene načine isporuke svjetlosti u ograničenom prostoru. Njihov rad je otkrio energetski{1}}efikasno nanofotonsko kolo sa optičkim vlaknima pričvršćenim na talasovode za isporuku šest različitih laserskih zraka do njihovih odredišta. Nalazi su objavljeni uAPL Quantum.
"Skalabilne, praktične metode konfigurisanja fotonskih kola povezanih sa zarobljenim-jonskim kvantnim računarima kako bi se omogućila isporuka laserske svjetlosti još nisu razvijene," kaže autor Alto Osada. „Da bismo prevazišli ovaj izazov, želeli smo da stvorimo efikasnu metodu koja uzima u obzir sve zone zarobljavanja u jonskoj zamci."
Kao dio istraživanja, valovodi su morali biti podijeljeni i preuređeni na kreativne načine unutar kola kako bi se različite laserske zrake prenijele na ispravne lokacije. Dizajn je također morao uzeti u obzir mogućnost samostalnog isključivanja i uključivanja laserskih zraka, istovremeno pružajući najveću moguću energetsku efikasnost.
Rezultirajući uzorci talasovoda izgledaju kao složene,-privlačne tapiserije dok laserske zrake prelaze jedna preko druge i kreću se kroz kola.
"Naš rad pokazuje da ovaj pristup može dozvoliti nekoliko stotina kubita na jednom čipu", ističe Osada. Kubiti se odnose na osnovne jedinice kvantnog računarstva, na osnovu kojih se kvantni algoritmi pokreću za rješavanje stvarnih-svjetskih problema.
Istraživači su koristili dva pristupa formiranju obrazaca, koji se nazivaju mehurasto sortiranje i dupliranje po bloku. Utvrđeno je da oba obrasca imaju prednosti, pri čemu su istraživači sugerirali da bi izbor između njih ovisio o faktorima kao što su broj potrebnih laserskih zraka i gubici fotonskih elemenata. Studija je uspješno istakla izvodljivost i potencijal korištenja složenih uzoraka valovoda u strujnim kolima kako bi se snopovi svjetlosti doveli do zarobljenih jona.
Ovo istraživanje daje uzbudljive implikacije da se isti koncept može primijeniti ne samo na kvantno računanje već i na proizvodnju naprednih optičkih sistema, što predstavlja važan tehnološki proboj sa širokim spektrom primjena.
