Hardware für Quantencomputer
Welche Aussage beschreibt photonisches Quantencomputing, das Photonen als Qubits nutzt, richtig?
- APhotonen werden wenig von ihrer Umgebung beeinflusst und breiten sich auch bei Raumtemperatur aus, wechselwirken aber kaum miteinander; Zwei-Qubit-Operationen müssen daher etwa durch probabilistische Verfahren in Kombination mit Messungen realisiert werden
- BPhotonen wechselwirken stark miteinander, daher ist ihr größter Vorteil, dass sich Zwei-Qubit-Gatter zuverlässig ausführen lassen
- CPhotonen gehen unterwegs nie verloren, daher müssen optische Verluste nicht berücksichtigt werden
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Antwort: A. Photonen werden wenig von ihrer Umgebung beeinflusst und breiten sich auch bei Raumtemperatur aus, wechselwirken aber kaum miteinander; Zwei-Qubit-Operationen müssen daher etwa durch probabilistische Verfahren in Kombination mit Messungen realisiert werden
Photonen wechselwirken wenig mit ihrer Umgebung und laufen auch bei Raumtemperatur unter Erhalt ihres Quantenzustands durch Glasfasern und Wellenleiter; dieser Ansatz passt daher auch gut zur Quantenkommunikation. Andererseits wechselwirken Photonen kaum miteinander, sodass Zwei-Qubit-Operationen durch probabilistische Verfahren realisiert werden, die Hilfsphotonen mit Messungen kombinieren, oder indem ein verschränkter Zustand vieler Photonen vorbereitet und die Rechnung durch Messungen vorangetrieben wird. Der Verlust eines Photons ist unmittelbar ein Fehler, daher sind verlustarme optische Schaltungen sowie effiziente Einzelphotonenquellen und -detektoren entscheidend. Als Detektoren werden häufig supraleitende Nanodraht-Einzelphotonendetektoren (SNSPDs) verwendet, die bei kryogenen Temperaturen arbeiten, und für die optischen Schaltungen soll sich die Fertigungstechnik der Siliziumphotonik nutzen lassen.