Ряд материалов для интегрально-оптического компо-

ненты не имеют χ

(2)

нелинейность, делающая их непригодными
для источников фотонных пар на основе SPDC. В этом случае
практической альтернативой является SFWM. Это а χ

(3)

нелинейный
параметрический процесс, в котором два фотона накачки (вырожденные или
нет) преобразуются в два дочерних фотона
(вырожденные или нет), сохраняя энергию и
импульс. Исторически исследовано в оптических волокнах

141

–

144

из-за
изотропной природы аморфного кремнезема этот метод
в настоящее время широко используется в этих интегрированных платформах

8

где χ

(3)

Доминируют нелинейности

233

,

234

GVM-подобный
подход для управления совместным спектром дочерних
фотонов также был впоследствии обобщен на SFWM

235

И реализовано экспериментально в волокне

236

И на

Чип

237

Масштабируемость подхода интегральной оптики
позволяет изготавливать массивы почти идентичных
источников фотонов.

238

,

239

Которые сейчас активно используются в PQC experi-

Менты в кремнии

204

С более технической стороны,
в последние годы был преодолен ряд препятствий SFWM, включая проблему сильной
фильтрации сильного поля накачки из генерируемого
фотонного поля

240

,

241

Заинтересованный
читатель может найти более подробную информацию об
интегрированных вероятностных источниках в Исх. [

93

] и на недавнем объявлении-

вансы в объемных и волноводных источниках ГВМ в Исх. [

94

Быстрое развитие квантового интегрального фотона-

ИС, пожалуй, наиболее очевидна в росте масштаба,
сложности и производительности оптических схем
для одно-и многокубитовых операций. Первые оптические чипы с
трактом-

242

И поляризация-

210

,

243

кубитное кодирование не
сразу превзошло производительность, ранее достигнутую
с помощью объемной оптики

244

,

245

(при повторении факторинга 15

например, с помощью скомпилированного алгоритма Шора

246

), но
решительно продемонстрировал перспективность комплексного
подхода. Последующие устройства и приложения, которые они
реализовали, начали очень
быстро усложняться

247

Это включало в себя увеличение числа ин --

терферометры на микросхеме (рис.

2

) и добавление медленного или быстрого

Активная фаза

212

,

248

–

250

И призрачный

215

,

251

управление в
различных волноводных платформах. Эти возможности привели к
реализации полностью реконфигурируемых оптических процессоров для
все большего числа оптических режимов

252

Было
замечено, что, по крайней мере на данный момент, число
компонентов на интегральных квантовых фотонных чипах
претерпевает экспоненциальный рост, подобный закону Мура, со
временем

253

.

Одной из проблем интегрированных платформ являются оптические потери
, вызванные поглощением материала, шероховатостью волновода
и соединением с чипом и с ним.

Они активно
исследуются различными методами, включая:
улучшенные материалы (например, более высокая чистота); переход на
платформы с высоким контрастом, где устройства могут быть меньше
(например, Ref.

214

), путем интеграции источников и детекторов
непосредственно на чипе. Исследуются также модульные архитектуры

254

.

III.

КВАНТОВЫЕ ВЫЧИСЛЕНИЯ

Появление схемы KLM

40

в 2001 году, с его
доказательством масштабируемости оптической обработки, вдохновил
всемирный толчок к универсальному квантовому компьютеру
с фотонами. Конечно, полномасштабная
версия с исправлением ошибок не могла быть построена в то время, и действительно, универсальный
квантовый компьютер остается сложным заданием сегодня в
любой квантовой системе. Схема KLM привела к
разработке и совершенствованию различных фотонных
кодировок, схем квантовых вентилей, а также демонстраций протоколов и
алгоритмов

6

–

9

Схемотехнические подходы,

эволюционировав от KLM, продолжают оставаться активной областью
теоретических и экспериментальных исследований как путь
к промежуточным масштабным и универсальным квантовым
процессорам.

Значительным развитием для PQC стало
осознание того, что кластерно-государственная модель квантовых
вычислений (также известная как односторонние квантовые вычисления)

255

Был

Хорошо подходит для фотонных кубитов

256

Это в первую очередь потому, что

Крупные кластерные государства

257

в принципе, его можно эффективно построить
, используя запутанные источники фотонов и телепортационные ворота
типа тех, что используются в схеме KLM. Важно также
, что измерения фотонов легко выполнять надежно,
а также потому, что схемы кластерных состояний могут быть сделаны толерантными
к потере фотонов-первичному источнику шума в оптической
среде. По этим причинам схемы кластерного состояния
широко рассматриваются как предлагающие реалистичный путь к масштабируемому
PQC.

По мере дальнейшего развития универсальных PQC
появился ряд промежуточных целей, обеспечивающих
краткосрочные и среднесрочные цели и путь к
полномасштабным устройствам. К ним относятся: разработка
отдельных квантовых вентилей возрастающей сложности в схемной
модели; реализация маломасштабных квантовых
алгоритмов и неуниверсальных схем или кластеров для них;
разработка упрощающих и поддерживающих методов
в рамках схемных и кластерных моделей состояний; и
появление алгоритмов для задач дискретизации, основанных на
фундаментальных свойствах бозонов. Промежуточный кван-
исследования tum computing полезны как для оптимизации
общих схем PQC, так и для разработки и тестирования
отдельных компонентов будущего квантового компьютера.

Есть