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发布时间:2019-05-20  分类:最近大事件  作者:admin  浏览:292

导读

据丹麦哥本哈根大学官网近来报导,该校研讨人员开宣布一种纳米元件,它能宣布带着量子信息的光子。这种微型元件经过拓宽后,可终究到达量子核算机或许量子互联网所要求的才能。

布景

现在,全世界的科研团队都在开发量子技能,其间一种十分重要的方法便是经过光子来完结量子核算与量子通讯。

下图所示:美国国家标准与技能研讨院使用根据芯片的光学元件,创造出由一个可见光光子与一个近红外光光子组成的量子羁绊的光子对。

(图片来历:S. Kelley/NIST)

下图所示:德国马克斯普朗克量子光学研讨所经过由光子介导的两个软禁原子之间的量子门完结了数学操作。

(图片来历:MPQ,量子动力学部)

下图所示:加拿大魁北克大学国立科学研讨院展现了芯片上的频率梳可一同发生多光子羁绊的量子状况

(图片来历:INRS魁北克大学国立科学研讨院)

立异

近来,丹麦哥本哈根大学研讨人员开宣布一种纳米元件,它能宣布带着量子信息的光粒子。这种微型元件尺度极小,缺乏人类头发丝宽度的十分之一。它经过拓宽后可终究到达量子核算机或许量子互联网所要求的才能。这项研讨成果让丹麦处于全球量子比赛的领先地位。

(图片来历:Ola J. Joensen)

技能

哥本哈根大学尼尔斯·玻尔研讨所混合量子网络(Hy-Q)中心的研讨人员们正在专心于开发根据“光路”(也称为纳米光子电路)的量子通讯技能。哥本哈根大学的研讨人员们现已取得了一项首要发展。

曩昔五年来,一向为了完结这项打破而努力工作的助理教授莱昂纳多·米多罗(Leonardo Midolo)表明:“这是一个真实的重大成果,虽然元件十分小。”

研讨团队创造晰一个称为“纳米机械路由器”的元件,它能够宣布带着量子信息的光粒子(光子),并引导它们进入光子芯片中的不同方向。光子芯片像核算机微芯片相同,只不过它们选用光子替代了电子。该元件将纳米光机械和量子光子学这两个研讨范畴结合到了一同。迄今为止,这两个范畴还从未结合过。最令人惊叹的是,元件的尺度仅为人类头发丝宽度的十分之一。这种极小的尺度十分合适未来的使用。

(图片来历:参考资料【1】)

莱昂纳多·米多罗解释道:“将纳米机械和量子光子学这两个范畴结合到一同,是拓宽量子技能的一条途径。在量子物理中,拓宽这些体系一向极具挑战性。迄今为止,咱们现已能够激宣布独自的光子。但是,为了经过量子物理完结更高档的使命,咱们需求拓宽体系的规划,这项创造为咱们带来的正是这一点。为了构建量子核算机或许量子互联网,你不只需求一次一个光子,还会一同需求许多个能够互相联系的光子。”

价值

为了使用量子物理规律去构建量子核算机或许量子英特网,许多的纳米机械路由器有必要集成到同一块芯片中。为了满足强壮以完结所谓的“量子霸权”,咱们大约需求50个光子。据米多罗称,新式纳米机械路由器完结了这个实际方针:“咱们核算出,咱们的纳米机械路由器现已能够拓宽至10个光子的规划,而且经过进一步改善,它将能够到达‘量子霸权’所需的50个光子。”

为了完结在芯片内操控光线的方针,这个创造也成为了一项重大发展。由于大型器材会占有很多空间,所以现有的技能只允许在单个芯片上集成少量路由器。比较而言,纳米机械路由器尺度十分小,所以几千个这样的路由器能够集成到同一块芯片上。

莱昂纳多·米多罗表明:“咱们的元件极度高效,由于它一次能够宣布许多个光子,而不会丢掉其间的任何一个。现有的其他技能无法做到这一点。

关键字

光子、芯片、量子

参考资料

【1】Camille Papon, Xiaoyan Zhou, Henri Thyrrestrup, Zhe Liu, Søren Stobbe, Rüdiger Schott, Andreas D. Wieck, Arne Ludwig, Peter Lodahl, Leonardo Midolo. Nanomechanical single-photon routing. Optica, 2019; 6 (4): 524 DOI: 10.1364/OPTICA.6.000524

【2】https://www.science.ku.dk/english/press/news/2019/nanocomponent-is-a-quantum-leap-for-danish-physicists/

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