Ученые-физики из Института квантовых вычислений (Institute for Quantum Computing, IQC) университета Ватерлоо разработали новую технологию, позволяющую расщепить один фотон света на три отдельных фотона. В основе этого технологии лежит метод SPDC (spontaneous parametric down-conversion), который позволяет получить то, что в квантовой оптике называют негауссовским состоянием света, считающееся одним из главных компонентов, необходимых для достижения квантового превосходства.
«Технология расщепления фотона на два была «рабочей лошадкой» исследований в области квантовой механики на протяжении более 30 лет» — рассказывает Крис Уилсон (Chris Wilson), профессор и ведущий исследователь, — «Возможность расщепления одного фотона на три ложится в основу совершенно новых парадигм квантовой оптики и открывает совершенно новую область исследований».
Для обхода известных ограничений метода SPDC ученые использовали микроволновые фотоны (кванты микроволнового излучения), которые попадали в полость специального сверхпроводящего параметрического резонатора. Получающиеся на выходе три фотона практически идентичны по всем основным параметрам, и в самом ближайшем времени ученые планируют произвести проверку на предмет существования квантовой запутанности между всеми тремя фотонами.
«Негауссовское состояние света и операции, производимые с его помощью, являются ключевым компонентом для достижения квантового превосходства» — рассказывает профессор Уилсон, — «Все это с очень большим трудом поддается моделированию на классических вычислительных системах, следствием чего является недостаточное количество теоретических и практических работ в этой области. И мы надеемся, что наше достижение позволит сдвинуть всю эту область с мертвой точки».
