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研究人員發現一種進行量子器件互聯的方法

2015-09-11 來源:國防科技信息網 字號:

一個國際研究小組已經發現了一種將兩個量子設備互連的方法,它允許光量子在兩者之間移動,同時可以保留糾纏。他們把論文上傳到了arXiv[1]服務器,希望通過這樣的方式來優化研究項目,使其更有效。

現代電子設備需要找到能夠使不同部件進行信息共享的一種方式,通常是通過攜帶光子的電流或光纖,這被稱為互聯。但是隨著研究該領域的研究人員減少,互聯逐漸成為一個研究瓶頸。更加糟糕的是,當科學家經過研究,創造了一臺真正的量子計算機時,卻發現面臨的更嚴重的問題是如何進行互連。現今,經過努力,研究團隊稱已經找到了一個解決方案,其中,用單獨的一個糾纏階段來保證原來的一部分糾纏正常運作,采用將兩個光子芯片進行連接的方式。

為了允許互聯,研究者們在一個芯片上運行兩個光子源,當光子在重疊區域相遇時,他們在通道上相互重疊,然后在芯片中沿不同路徑進行糾纏。下一步,他們通過一個裝置將路徑糾纏轉換成一個完整的新類型的光子糾纏,這會涉及到偏振,同時也產生了新的糾纏光子。這些新糾纏的極化光子,通過兩者之間的芯片,再傳遞到光纖。整個過程在第二個芯片上轉化,其中極化的光子被轉變回路徑糾纏的光子,然后,光子在第一個芯片上的過程也完全一樣。為了證明在整個互連過程中,糾纏被保留下來了,該小組進行了多種不同類型的測試,

該小組承認,由于效率低下,還不能應用到器件中,但是,通過進一步的細化,就會提出一個可用的解決方案。但是,他們已經表明,互連量子器件是可以實現的,這對于那些開發量子計算機的人來說是有幫助的。

摘要

集成光電子學能夠促進量子技術的進展。然而,例如量子通信、傳感、分布式量子計算和云量子計算的應用,要求獨立的子系統之間的相干光子互聯,互聯系統要具有高保真度,并對操作的多個設備之間的糾纏有嚴格的要求。獨立芯片進行互聯所面臨的挑戰是這些量子態的脆弱性以及要求至少兩個媒體在一個完整系統中發射光子。在這里,我們采用一個高保真度糾纏分布的量子光子互聯的方式,以及兩個獨立芯片的操作方式,利用國家最先進的硅光子來實現。糾纏態的產生,控制芯片以及分布在芯片上的路徑編碼和偏振編碼的變化。我們使用集成狀態分析器來確認兩個芯片類型,其中s= 2.638 + -0.039。通過改進,量子互連將把靈活的系統和量子架構技術提升到新的水平。(工業和信息化部電子科學技術情報研究所   宋文文  吳陽陽)

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