Фотоника предоставляет многообещающую платформу для обработки квантовой информации, однако разработчики квантовых компьютеров сталкиваются с рядом трудностей при ее применении. В частности, сложно осуществлять точный контроль над большим массивом линейных оптических компонентов и эффективно выполнять квантовые операции на фотонах.  

Использование фотоники в квантовых разработках началось в 2008 году и стало ответом на растущие опасения ученых, занимающихся созданием квантового компьютера. Отдельные оптические элементы, которые использовались ранее, были слишком большими и нестабильными для стоящих перед ними задач. Необходимо было найти способ создания квантового компьютера на масштабируемой технологии, пишет Phys.org.

«Мы решили, что кремний подходящий для этого материал, отчасти из-за всех тех инвестиций, которые уже были направлены на изучение кремния для нужд микроэлектроники и фотоники», — говорит Джонатан Мэтьюс, член исследовательской группы.

На базе кремниевого фотонного чипа ученые разработали полностью программируемый квантовый процессор, способный управлять двумя кубитами информации.

Он выполнен при помощи КМОП-совместимого процесса и состоит из более чем 200 фотонных компонентов. Ученые запрограммировали его выполнять 98 двухкубитных операций, двухкубитный алгоритм квантовой оптимизации и симуляцию направленных квантовых движений Сегеди.    

Хотя выполнять какие-либо значимые вычисления с помощью двух кубитов невозможно, это открытие означает, что различные свойства кремниевой фотоники можно успешно сочетать внутри одного устройства.

Новый шаг в создании универсального квантового компьютера сделали физики из Японии. Они разработали так называемые голономические вентили, идеальные для отказоустойчивого квантового компьютера. Они работают при нулевом магнитном поле и при комнатной температуре.