新型芯片:集成光量子技术 更具有应用性!

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量子计算技术的背景回顾:

近日,基于对于加密学和量子力学的蓬勃兴趣,小编带大家展望了一下新型的量子计算技术的发展,以及是否会对一些加密算法造成威胁:量子计算机的发展会破解RSA加密算法吗?

量子计算与一般的计算不同,因为它基于量子位。不像普通的比特位,只能代表0和1,量子位可以代表0和1的叠加态(同时)。多个量子位可以在称为“纠缠”的状态下连接,这样操作一个量子位可以改变整个系统,即使单独的量子位物理距离很远。这是牵一发而动全身的概念,而且这一根头发还离得自己的位置很远。这种性质是量子信息处理的基础,旨在建设超高速量子计算机和以完全**的方式传输信息。

谈到的量子计算机技术的实践,是主要基于电场里面的离子,对它们进行激光操作,从而代表不同的量子位。这种技术的应用性如何?真是要划上一个大问号。

量子技术应用的新突破在哪里?

然而,*近在科学杂志上,魁北克大学国立科学研究院的教授RobertoMorandotti教授和他的团队,发表了一篇文章,论证了他们可以在光学芯片上产生复杂的量子纠缠状态,这将有望革新信息技术,同时也使得量子信息处理技术,更加接近现实应用。这个国际化的研究小组,论证了芯片上的频率梳可以用于同时产生多光子纠缠的量子位(qubit)状态。

这项突破性的研究,在*近的科学杂志上以“通过集成频率梳产生多光子纠缠的量子状态”的标题发表。这项研究得到了多个大学和科研结构以及基金的支持,也包括**墨尔本大学,香港城市大学,中国西安光学精密机械研究所等等。

为了实现叠加,纠缠的量子位,这个系统首先使用一个激光泵,微环谐振腔来产生大量的纠缠光子,再通过光谱滤波器,进入光学集成的克尔频率梳,这样一个系统,单频率的光可以通过折射率,谐振器的材料的克尔效应,产生一对的等间隔的频率的光。这个频率梳通过够在光纤从传输的几百个频率,产生多光子纠缠状态。

该技术*大挑战是什么?

*大的技术挑战是生成,多个,稳定,可控的纠缠的量子位状态。

产生量子位,依赖几种不同的措施,包括电子自旋,原子能级和光子量子态。光子有长时间和长距离保持纠缠的优点。但是在小巧和可伸缩的方式下,产生纠缠的光子状态,比较困难。按照INRS研究助理博士MichaelKues的说法,“*重要的是,当我们实际应用的时候,几种状态必须能够同步的产生。”

为了应对这个挑战,RobertoMorandotti的团队,**次使用芯片上的光学频率梳,产生了光多个纠缠的量子位状态。光学频率梳结合了许多等间隔的频率模式。频率梳是十分**的资源,已经革新了度量和感知方面,在2005年获得了诺贝尔物理奖。

INRS开发的芯片,由于这些集成了频率梳,能够在几种频率模式下,产生多光子纠缠的量子位状态。这是**次能够同步产生,多光子和两个光子纠缠的状态。目前这个团队的开发的集成系统,只成功的产生了芯片上两个光子纠缠的状态。

该技术的意义和影响?

这项研究的发表,将成为研究量子光子学和量子频率梳的基础。同时也革新了光学量子技术,和现有的半导体芯片技术兼容。芯片可以满足直接使用的标准要求,小巧,廉价,和电子电路兼容,也使用标准的通信频率,还具备扩展性。

小编也和大家一起期待,这种应用量子计算技术的芯片,能够早日进入应用领域,在我们的手机,个人电脑,智能产品等电子设备中出现。

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