Data: 17/5/2013

Palestrante: Ernesto F. Galvão (UFF)

Título: Amostragem bosônica em chips fotônicos

Resumo:

Sabemos que computadores quânticos podem resolver problemas intratáveis classicamente, como a fatoração de inteiros. No entanto, até agora ainda não houve demonstrações experimentais inequívocas dessa vantagem computacional quântica, por razões que discutirei brevemente.

Neste seminário vou descrever uma das primeiras implementações experimentais de um tipo de computador quântico restrito que talvez possibilte uma demonstração inequívoca da vantagem computacional quântica. Trata-se de um experimento em que fótons indistinguíveis evoluem num interferômetro linear. Em 2010, Aaronson e Arkhipov [1] batizaram esse tipo de experimento de Amostragem Bosônica (Boson Sampling), e mostraram que assumindo algumas hipóteses razoáveis de complexidade computacional, o experimento torna-se rapidamente difícil de simular num computador clássico quando aumentamos o número de fótons e o tamanho do interferômetro.

Em colaboração com os grupos de Fabio Sciarrino (Roma) e Roberto Osellame (Milão), fabricamos um chip fotônico arbitrário de 5 modos, usando-o para fazer experimentos com 1,2 e 3 fótons indistinguíveis. Vou descrever o design dos chips, como reconstruímos o unitário implementado e como fizemos as medidas do experimento de amostragem bosônica. Vou discutir também como este tipo de experimento se relaciona a outros tipos de tarefas com vantagem computacional quântica, e como as tecnologias desenvolvidas podem ser úteis em outros contextos, como metrologia ou tomografia quântica.

O artigo está disponível como preprint [2], e será publicado este mês na revista Nature Photonics. Leia mais sobre este trabalho: Science, Nature, Physics World, Physics Today,New Scientist.

Referências:
[1] S. Aaronson and A. Arkhipov, arXiv:1011.3245v1 [quant-ph].
[2] A. Crespi, R. Osellame, R. Ramponi, D. J. Brod, E. F. Galvao, N. Spagnolo, C. Vitelli, E. Maiorino, P. Mataloni, F. Sciarrino, Experimental boson sampling in arbitrary integrated photonic circuits. Preprint arXiv:1212.2783.

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