Научная работа в области квантовых вычислений идёт по нескольким направлениям. Это квантовые вычисления на холодных атомах, линейно-оптические квантовые вычисления, квантовая оптика, прецизионные и квантовые измерения.
В рамках данного сектора ученые занимаются созданием платформ для квантового компьютера. Здесь решаются теоретические и расчётные 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 оптических 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.