Научная работа в области квантовых вычислений идет по нескольким направлениям. Это квантовые вычисления на холодных атомах, линейно-оптические квантовые вычисления, квантовая оптика, прецизионные и квантовые измерения.

Использование квантовых систем для ускорения вычислительных алгоритмов
quantum-computing-research

В рамках данного сектора ученые занимаются созданием платформ для квантового компьютера. Здесь решаются теоретические и расчетные проблемы, связанные с дизайном отдельных квантовых гейтов, а также средне- и крупномасштабных линейно-оптических систем; разрабатываются методы приготовления и измерения квантовых состояний света.

Одиночные фотоны и линейно-оптические элементы представляют собой одни из наиболее простых и доступных инструментов для выполнения экспериментов по реализации квантовых вычислений. В такой системе кубит представляет собой одиночный фотон, который может распространяться в двух хорошо выделенных модах. Кодировку кубита можно осуществить с помощью любой из степеней свободы фотона - поляризации, поперечной пространственной моды, оптического пути, частотной моды или временного бина. Преобразование квантового состояния нескольких кубитов осуществляется с помощью линейных оптических элементов - светоделителей и фазовращателей. Поскольку в состав преобразователей входят только линейные элементы многокубитные перепутывающие гейты выполняются с конечной вероятностью. Тем не менее, масштабируемая система для квантовых вычислений может быть реализована при включении в систему дополнительных ресурсов - вспомогательных одиночных фотонов, дополнительных отических мод и feed-forward метода контроля над оптической системой. Современные теоретические исследования направлены на минимизацию объема дополнительных ресурсов и органичное использование многокубитных гейтов с заданной вероятностью успеха.

В центре квантовых технологий проводятся исследования по созданию экспериментальной платформы для тестирования квантовых алгоритмов и по оптимизации отдельных элементов линейно-оптического компьютера. Экспериментальные разработки сосредоточены относительно двух областей:

  • Создание источников одиночных фотонов
  • Инженерия линейно-оптических устройств применительно к задачам квантовых вычислений

Лаборатории центра оснащены уникальным оборудованием для выполнения экспериментов с многофотонными состояниями и интегральной оптикой.