Группа специалистов Nokia Bell Labs и американских университетов вышла в финал программы Национального научного фонда США с проектом развития фотоники, в рамках которого разработан программируемый триггер на основе кремниевой фотоники, осуществляющий временное хранение данных в оптических системах обработки информации, обладающий высоким быстродействием, а также значительно повышающий энергоэффективность и пропускную способность оптических вычислительных систем. В дальнейших планах — создание интегрированных фотонных триггеров, моделирующих традиционные электронные устройства хранения с переключением состояний, совместимых с существующими кремниевыми фотонными платформами и перспективных для масштабирования и мультиплексирования.

Разработка фотонных технологий значительно ускоряет развитие квантовой фотоники и ее практических применений в квантовых вычислениях. Технология может также стать важным компонентом фотонных процессоров и систем сверхзащищенной связи. Потенциал квантовой фотоники – в создании квантовых компьютеров, способных работать при комнатной температуре, которые могут производиться на полупроводниковых фабриках. В них можно без значительного накопления ошибок увеличивать количество кубитов и операций с сохранением высокой точности. Такие компьютеры будет проще объединять с помощью квантовых сетей, в которых в основном, как и в кубитах, используются запутанные фотоны. Фотоны также более устойчивы к воздействию окружающей среды, включая магнитные поля, пояснили в Nokia Bell Labs.

Фотонные компьютеры не требуют охлаждения до сверхнизких температур. Однако для детектирования фотонов (получения результата вычислений) все еще нужны их криогенные значения, близкие к абсолютному нулю, чтобы охлаждать чувствительные к тепловому шуму современные фотонные детекторы.

Исследователи надеются создать очень надежные фотонные системы, но это не значит, что в фотонных компьютерах не будет кодов коррекции ошибок, «просто не понадобятся массивные коды, которые нужны при других подходах». Еще одно их преимущество — в накопленном опыте работы с фотонами в коммуникационной инфраструктуре, где даже запутанные фотоны успешно передаются по традиционному оптоволокну. Кроме того, в компьютерных микросхемах уже есть волноводы для фотонов, которые используются для ускорения передачи данных в компонентах и между ними и особенно полезны для высокопроизводительных вычислений и ИИ.

Все это делает возможным производство фотонных квантовых компьютеров уже сегодня, утверждают в Nokia Bell Labs. Там также работают над созданием собственных фотонных кубитов, для фундаментальных исследований. Проводятся работы и в области квантового обнаружения фотонов, результаты которых могут быть использованы для повышения производительности каналов связи. Так, если раньше требовалось 10 фотонов для передачи бита информации, то теперь 1 фотон передает 14 бит, сообщили исследователи.

Квантовая фотоника в Nokia Bell Labs — не просто маркетинговая шумиха, поскольку лишь в немногих компаниях обладают таким же пониманием и опытом в области оптических сетей, как в Nokia, считают аналитики Appledore Research.