Οι ερευνητές έχουν παρουσιάσει κάτι που ονομάζεται σύστημα δειγματοληψίας Gaussian boson. Πρόκειται ουσιαστικά για μια κβαντική συσκευή που έχει σχεδιαστεί για την επίλυση ενός μόνο προβλήματος. Βασίζεται σε συσκευές που ονομάζονται “διαχωριστές δέσμης”, οπότε ας δούμε με μια πιο προσεκτική ματιά πως λειτουργούν αυτές οι συσκευές.
Εάν “χτυπήσει” φως σε έναν καθρέφτη που είναι 50 τοις εκατό ανακλαστικός – που ονομάζεται διαχωριστής δέσμης – τότε το μισό φως θα μεταδοθεί και το άλλο μισό θα ανακλάται. Εάν η ένταση του φωτός είναι αρκετά χαμηλή ώστε να υπάρχει μόνο ένα φωτόνιο, αντανακλάται ή μεταδίδεται με την ίδια τυχαιότητα με μια ρίψη νομισμάτων. Αυτή είναι η ιδέα πίσω από έναν διαχωριστή δέσμης, ο οποίος μπορεί να λάβει μια εισερχόμενη ροή φωτονίων από μια δέσμη λέιζερ και να τη χωρίσει σε δύο ακτίνες που ταξιδεύουν σε διαφορετικές κατευθύνσεις.
Ένας διαχωριστής δέσμης στις 45 μοίρες μπορεί να θεωρηθεί ως συσκευή τεσσάρων θυρών (βλ. Εικόνα). Σε αυτήν την εικόνα, μπορείτε να δείτε ότι αν υπάρχουν δύο πανομοιότυπα φωτόνια στον ίδιο διαχωριστή δέσμης από δύο διαφορετικές θύρες, το αποτέλεσμα δεν είναι εντελώς τυχαίο. Και οι δύο θα βγουν από την ίδια θύρα, αν και η θύρα που εξέρχονται είναι τυχαία.
Αυτές οι δύο απλές ιδέες, μαζί με την ιδέα του entanglement, οδηγούν σε έναν συγκεκριμένο τύπο καθολικού κβαντικού υπολογιστή, που ονομάζεται γραμμικός οπτικός κβαντικός υπολογιστής. Τα φωτόνια επιλύουν ένα πρόβλημα με τον τρόπο που εξαπλώνονται μέσω του δικτύου, το οποίο καθορίζεται με βάση το πού βγαίνουν.
Το λεγόμενο «entanglement» έρχεται με τη μορφή του path (μονοπατιού) που ακολουθούν τα φωτόνια. Μέχρι να καταφέρουμε να μετρήσουμε αυτό το path, δεν μπορούμε να γνωρίζουμε τις λεπτομέρειες του, οπότε πρέπει να λάβουμε υπόψη ότι όλα τα φωτόνια παίρνουν όλα τα πιθανά μονοπάτια. Υπό αυτές τις συνθήκες, εάν δύο φωτόνια φτάσουν ταυτόχρονα σε ένα διαχωριστή δέσμης μέσω διαφορετικών θυρών, τότε τα path τους θα συνδεθούν (μπλεχτούν). Η δημιουργία ενός μεγάλου δικτύου διαχωριστικών δεσμών, δημιουργεί εκτεταμένες περιπλεγμένες καταστάσεις.
Ο αριθμός των καταστάσεων output κλιμακώνεται πολύ γρήγορα με τον αριθμό των inputs και των διαχωριστών δέσμης. Στην τρέχουσα επίδειξη, οι ερευνητές χρησιμοποίησαν 50 inputs και – ο ακριβής τύπος συσκευής δεν περιγράφεται – ένα τσιπ με το ισοδύναμο των 300 διαχωριστών δέσμης. Ο συνολικός αριθμός πιθανών καταστάσεων output είναι περίπου 1030, δηλαδή περίπου 14 τάξεις μεγέθους μεγαλύτερη από την επόμενη μεγαλύτερη επίδειξη “quantum computing”.
Τα φωτόνια αποστέλλονται στο δίκτυο (ένα σε κάθε input) και εξέρχονται σε κατάσταση που επιλέγεται τυχαία από όλες τις πιθανές καταστάσεις. Σε λιγότερο από τέσσερα λεπτά, οι ερευνητές είχαν λάβει αποτελέσματα που εκτιμούν ότι αν γίνονταν σε έναν κλασικό γρήγορο υπολογιστή θα υπολογίζονταν σε περίπου 2,4 δισεκατομμύρια χρόνια.
