Ученые РКЦ и МГУ имени М. В. Ломоносова предложили способ сократить количество фотонов, необходимых для создания больших запутанных состояний. Работа опубликована в Physical Review Applied. 📔В линейно-оптических квантовых вычислениях небольшие запутанные состояния объединяют в более крупные с помощью так называемых операций слияния. Однако стандартная операция успешно срабатывает лишь в половине случаев. Неудачные попытки увеличивают расход фотонов и усложняют масштабирование вычислений. Авторы предложили схему повышения вероятности срабатывания операции слияния типа I, для которой нужны всего четыре вспомогательных одиночных фотона. Они напрямую повышают вероятность успеха с 50 до 62,5 %, а дополнительный протокол позволяет использовать немаксимально запутанные исходы и в пределе довести вероятность успеха до 75 %. По сравнению с ранее известными схемами, преимущество подхода состоит в том, что вспомогательные фотоны не нужно заранее объединять в запутанные пары, подготовка которых требует дополнительных ресурсов. По оценкам авторов, для создания 24-кубитных ресурсных состояний для квантовых вычислений в модели FBQC новая схема требует более чем в восемь раз меньше одиночных фотонов, чем в ранее опубликованных лучших оценках. При этом выигрыш растет с размером создаваемого состояния. Соавторы работы: младший научный сотрудник группы «Атомные и оптические квантовые вычисления» РКЦ Александр Мелкозеров, руководитель научной группы «Атомные и оптические квантовые вычисления» РКЦ Станислав Страупе и Михаил Сайгин из Центра квантовых технологий физического факультета МГУ имени М. В. Ломоносова. Предложенный подход может снизить ресурсные затраты при разработке масштабируемых фотонных квантовых компьютеров и систем квантовой связи.