新型糾纏光子源快速高效 相關(guān)研究成果發(fā)表于17日的《物理評論快報》
超高速量子計算機和通信設(shè)備可以徹底改變我們生活的方方面面,但前提是需要一種快速、高效的糾纏光子對的來源,這類系統(tǒng)用于傳輸和處理信息。現(xiàn)在,美國史蒂文斯理工學(xué)院的研究人員做到了這一點,據(jù)該校官方18日最新報道,研究人員不僅創(chuàng)造了一種基于芯片的光子源,其效率是以前的100倍,這使大規(guī)模量子設(shè)備集成變得觸手可及。相關(guān)研究成果發(fā)表于17日的《物理評論快報》。
“這對量子通信來說是一個巨大的里程碑。”加拉格爾物理學(xué)副教授兼量子科學(xué)與工程中心主任黃玉平(音譯)說。
為了創(chuàng)造光子對,研究人員會將光捕獲在精心雕刻的納米級微腔中。當光在空腔內(nèi)循環(huán)時,其光子共振并分裂成糾纏對。但此處存在一個陷阱,即這樣的系統(tǒng)效率極低,需要一束包含數(shù)億個光子的入射光,才能讓單個糾纏的光子對勉強從另一端傳出。而現(xiàn)在,研究人員已開發(fā)出一種新的基于芯片的光子源,它的效率是以前任何設(shè)備的100倍,可以從一束微瓦功率的激光束中每秒創(chuàng)建數(shù)千萬個糾纏光子對。
其背后原理是,研究人員在此前研究基礎(chǔ)上,將極高質(zhì)量的微腔雕刻成鈮酸鋰晶體薄片。跑道形狀的空腔在內(nèi)部反射光子,而能量損失非常小,使光能夠循環(huán)更長的時間并以更高的效率相互作用。通過微調(diào)溫度等附加因素,研究團隊創(chuàng)造出前所未有的明亮糾纏光子對來源。在實踐中,這使得給定的入射光可以產(chǎn)生更多的光子對,從而極大地減少了為量子組件供電所需的能量。
目前,該團隊已經(jīng)在研究進一步完善其工藝的方法,并希望很快達到可以將單個傳入光子轉(zhuǎn)變?yōu)橐粚m纏的傳出光子的系統(tǒng),沿途幾乎不會浪費能量。
由于這項技術(shù)已經(jīng)可以基于芯片,因此研究人員表示準備通過集成其他無源或有源光學(xué)元件來開始擴大規(guī)模。
“最終目標是使量子設(shè)備高效、廉價運行,以使其能夠集成到主流電子設(shè)備中。”黃玉平解釋說,“我們希望將量子技術(shù)帶出實驗室,有朝一日孩子們能將量子筆記本電腦裝在他們的背包里。”
責任編輯:孫知兵
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