Kvanteoverlegenhed i fotoniske systemer

Kvanteoverlegenhed, hvor klassiske supercomputere ikke kan simulere kvanteberegninger, er en milepæl på vejen mod praktisk kvanteberegning. Gaussisk bosonsampling er en førende opgave, men optiske tab og forbedrede klassiske algoritmer gør dens kvantefordel tvivlsom. En lovende ny udvikling er tilføjelsen af ikke-lineære optiske elementer, der overstiger det gaussiske område. Dette forslag har til formål at identificere den klassisk-kvante grænse for ikke-lineær bosonsampling ved (i) at designe tensor-netværksalgoritmer til at teste klassiske grænser og (ii) at karakterisere eksperimentelle opsætninger, der maksimerer kvantefordelen. Denne forskning har praktiske anvendelser, især i simulering af vibrationelle kvantedynamikken i korrelerede molekyler. En succes vil både fastslå en vej til kvantefordel i et reelt problem og udvikle metoder, der kan føre til bedre klassiske simuleringsalgoritmer for molekylær vibronik.