A kvantumszámítógépek építése gőzerővel zajlik a világ számos pontján, mivel az újfajta komputerek olyasmit ígérnek, amiről eddig csak álmodhatott az emberiség: a klasszikus számítógépeken végzett munkához viszonyítva milliószor gyorsabb számításokat, korábban megoldhatatlan problémákra megoldást, a titkosításra sokkal biztonságosabb módszereket, az anyagkutatás, a logisztika vagy éppen a pénzügy területén forradalmian új eredményeket. A kvantumszámítógépek azonban érzékeny szerkezetek, a "bennük élő" qubitek, amelyek a számításokban a klasszikus gépek bitjeinek szerepét játsszák, könnyen a külvilág zajának áldozataivá válnak és nem tudják megbízhatóan teljesíteni feladatukat. A kvantumbitek védelmében a kvantumszámítógépek sok esetben kriogenikus hűtést kapnak és a komplex hűtési rendszer miatt a gépek hatalmasak, drágák és nehezen kezelhetőek lesznek, nem éppen otthoni használatra alkalmasak.

Bár a kvantumszámítógépek valójában nem a hétköznapi felhasználók számára készülnek, vagyis nem ugyanaz a potenciális felhasználási körük, mint a hagyományos számítógépeknek, sokkal inkább tudományos kutatásokban és fejlesztésekben lehet szerepük a jövőben, de a kisebb és egyszerűbb verziók készítése mégis fontos lehet, növelheti például a hozzáférési lehetőségeket. Az "asztali kvantumszámítógép" másik nagy előnye, hogy szobahőmérsékleten működik, bonyolult hűtési rendszer nélkül is stabil marad.

A szobahőmérsékleten üzemelő kvantumrendszerekben fotonokat alkalmaznak kvantumbitként.

A fotonok sok szempontból ideális qubitjelöltek: kevésbé érzékenyek a zajra, azaz a környezettel való zavaró interakcióra, hosszú utat tudnak bejárni, ha optikai kábelekben utaznak és jól megőrzik koherenciájukat, ami létfontosságú a számítások elvégzéséhez. Ahhoz, hogy a fotonokat összefonódott állapotba hozzák a kvantumszámítógépben lézerek használatára van szükség, de a rendszer sok más elemet is tartalmaz. Interferométer, vezérlőegység és más összetevők építik fel őket, amelyek nagy része hűtés nélkül is működik, bár a fotonikus kvantumszámítógépnek is van olyan eleme, aminek a kriogenikus hűtés is részét képezi. A detektorok az egyfotonos rendszerben általában rendkívül alacsony hőmérsékletet igényelnek, mivel a kellő érzékenység érdekében szupravezetőkre alapozzák őket, ezért ezekből a típusokból nem lehet teljesen kihagyni a hűtést.

A Csinghua Egyetem kutatói egyetlen fotont alkalmazva fejlesztették ki az eddigi legkisebb fotonikus kvantumszámítógépet, ami a kutatók elmondása szerint megoldást jelenthet a kvantum számítási rendszerek problémáira, az információveszteségre vagy a külső faktorok (például vibrációk) által okozott hibákra. A gyűrű alakú optikai szálban lévő foton hullámcsomagjában 32 "dimenzióban" tudták kódolni az információkat, ami rekordnak számít. A fotonok számítási dimenzióinak növelése hozzájárul ahhoz, hogy az egyfotonos rendszerrel is egyre komplexebb feladatokat tudjanak elvégezni.

A berendezést egyelőre még csak kísérleti célokra használják és a fejlesztések tovább zajlanak, de az új kvantumszámítógép bizonyíték rá, hogy lehetséges működőképes rendszert készíteni kisebb méretekben is. A rendszerrel első körben matematikai műveleteket hajtottak végre, többek között prímtényezős felbontást. A számítógép létrehozásában résztvevő kutatók szerint a fotonok megfelelő információhordozók és nagyban segíthetik a kvantumszámítógépek miniatürizálását.

"Remélem, hogy a jövőben mindannyiunk asztalán lesz egy optikai kvantumszámítógép."

- fejezte ki reményeit Gao Weiyuan a rendszer hivatalos bemutatóján.

(Fotó: Csinghua Egyetem)