Фотонная обработка квантовой информации: краткий обзор

Фотоны стали опорной системой для изучения квантовой механики, развития науки о квантовой информации и создания квантовых технологий. Квантовая запутанность, телепортация, квантовое распределение ключей и ранние демонстрации квантовых вычислений были впервые реализованы с использованием фотонов, поскольку они представляют собой естественно подвижную и низкошумаховую систему с доступной детекцией, ограниченной квантовыми пределами. Квантовые состояния отдельных фотонов можно манипулировать с очень высокой точностью с помощью интерферометрии — экспериментального метода, который непрерывно совершенствуется с XIX века. Сложность устройств фотонных квантовых вычислений и реализаций протоколов значительно выросла по мере развития как базовых технологий, так и теоретических схем. На сегодняшний день фотонные квантовые вычисления представляют собой перспективное направление для среднего и крупномасштабного вычисления. Оно обещает оставить в прошлом репутацию требовательности к чрезмерным ресурсам из‑за неэффективных двухкубитных вентилей. Вместо этого способность генерировать большое количество фотонов — наряду с развитием интегрированных платформ, улучшенных источников и детекторов, новыми теоретическими подходами, толерантными к шуму, и другими достижениями — укрепила их статус ведущего претендента как для квантовой обработки информации, так и для квантовых сетей. Наш краткий обзор дает обзор некоторых ключевых аспектов области с акцентом на эксперименты. Помимо того, что это короткое и доступное введение, многочисленные ссылки на подробные статьи и более специализированные обзоры служат отправной точкой для углубленного изучения темы.