高効率多光子ボソンサンプリング

ボソンサンプリングは、古典的コンピューターに対する「量子計算の優位性」を実証する強力な候補と考えられている。しかし、これまでの原理証明実験は、単一光子源と多ポート光干渉計の効率が低いため、光子数が少なく、サンプリングレートが低かった。今回我々は、高性能ボソンサンプリングのための2種の中心的構成要素を開発している。透過率が99％のロバストな多光子干渉計と、量子ドット・マイクロピラーに基づく、高効率、高純度、高い識別不可能性をあわせ持つ能動的に逆多重化された単一光子源である。我々は、3光子、4光子、5光子のボソンサンプリングを実行して確認し、それぞれ、4.96 kHz、151 Hz、4 Hzのサンプリングレートを達成した。これは、以前の実験より2万4000倍以上速い。今回のアーキテクチャーは、より多数の光子と、より高いサンプリングレートへ拡大すれば、古典的コンピューターに匹敵するようになる可能性があり、拡張されたチャーチ・チューリングのテーゼの実験的反証が得られるかもしれない。