Физики улучшили тест для квантовых компьютеров с помощью трех фотонов

Физики из Нидерландов нашли способ повысить точность проверки фотонов для квантовых компьютеров. Вместо стандартного сравнения двух частиц они заставили интерферировать сразу три фотона, что сокращает количество повторных измерений примерно на 20%. Результаты опубликованы в Physical Review Letters.

Классический тест Хонга — У — Мандела используется с 1987 года: два фотона направляют на светоделитель, и если они неразличимы, то покидают его вместе. Однако такой метод требует попарных проверок всех частиц: для десяти фотонов нужно 45 пар, и каждая — тысячи повторений. Новая схема с двумя светоделителями позволяет получать данные о нескольких совпадениях одновременно. Физики подтвердили оптимальность подхода с помощью матрицы Фишера.

Преимущество сохраняется даже при потере частиц. Если один из трех фотонов теряется, оставшиеся два все равно проводят стандартный тест Хонга — У — Мандела. В эксперименте новый метод оказался эффективнее идеального двухфотонного, а расчеты показывают его пригодность при любой ненулевой эффективности передачи фотонов.

Сейчас разработка предназначена для лабораторий квантовой оптики, где нужно регулярно проверять источники фотонов. Позже её можно встроить в крупные фотонные квантовые компьютеры как модуль калибровки. Схему можно расширить на четыре или пять фотонов, но оптимальность для таких случаев еще не доказана.