首次利用硅光子芯片制造芯片間量子隱形傳態(tài)
可以基于量子物理學(xué)定律處理信息的技術(shù)的發(fā)展預(yù)計(jì)將對(duì)現(xiàn)代社會(huì)產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。
例如,量子計(jì)算機(jī)可能是解決當(dāng)今最強(qiáng)大的超級(jí)計(jì)算機(jī)過于復(fù)雜的問題的關(guān)鍵,而量子互聯(lián)網(wǎng)最終可以保護(hù)世界信息免受惡意攻擊。
但是,這些技術(shù)都依賴于“ 量子信息 ”,該信息通常以極其難以控制和測(cè)量的單個(gè)量子粒子進(jìn)行編碼。
布里斯托大學(xué)的科學(xué)家與丹麥技術(shù)大學(xué)(DTU)合作,成功開發(fā)了芯片級(jí)設(shè)備,該設(shè)備能夠通過在可編程納米級(jí)電路中產(chǎn)生和處理單個(gè)光粒子來利用量子物理學(xué)的應(yīng)用。
這些芯片能夠?qū)﹄娐穬?nèi)部產(chǎn)生的光中的量子信息進(jìn)行編碼,并且能夠高效且極低地處理“量子信息” 。該演示可以大大提高生產(chǎn)量子計(jì)算和通信所需的更復(fù)雜的量子電路的能力。
他們的工作發(fā)表在《自然物理學(xué)》雜志上,并在arXiv預(yù)印本服務(wù)器上以預(yù)印本免費(fèi)提供,其中包含了一系列量子演示。
在一項(xiàng)突破性實(shí)驗(yàn)中,布里斯托大學(xué)量子工程技術(shù)實(shí)驗(yàn)室(QET Labs)的研究人員首次展示了兩個(gè)可編程芯片之間信息的量子隱形傳態(tài),他們說這是量子通信和量子計(jì)算的基石。
量子隱形傳態(tài)利用糾纏技術(shù)將量子粒子從一個(gè)地方轉(zhuǎn)移到另一個(gè)地方。隱形傳訊不僅對(duì)量子通信有用,而且是光學(xué)量子計(jì)算的基本構(gòu)建塊。然而,事實(shí)證明,在實(shí)驗(yàn)室中的兩個(gè)芯片之間建立糾纏的通信鏈接非常困難。
布里斯托(Bristol)的合著者丹·里韋林(Dan Llewellyn)說:“我們能夠在實(shí)驗(yàn)室中的兩個(gè)芯片上演示高質(zhì)量的糾纏鏈接,其中兩個(gè)芯片上的光子共享一個(gè)量子態(tài)。
“然后對(duì)每個(gè)芯片進(jìn)行完全編程,以進(jìn)行一系列利用糾纏的演示。
“旗艦演示是一個(gè)兩芯片的隱形傳態(tài)實(shí)驗(yàn),其中在執(zhí)行量子測(cè)量后,粒子的單個(gè)量子態(tài)在兩個(gè)芯片之間傳輸。這種測(cè)量利用了量子物理學(xué)的奇怪行為,同時(shí)使纏結(jié)鏈接和碰撞消失了。將粒子狀態(tài)轉(zhuǎn)移到已經(jīng)在接收器芯片上的另一個(gè)粒子。”
另一位合著者,同樣來自布里斯托爾的Imad Faruque博士補(bǔ)充說:“基于我們先前對(duì)片上高質(zhì)量單光子光源的研究結(jié)果,我們構(gòu)建了一個(gè)包含四個(gè)光源的更為復(fù)雜的電路。
“所有這些源都經(jīng)過測(cè)試,發(fā)現(xiàn)幾乎相同,它們發(fā)射幾乎相同的光子,這是我們進(jìn)行的一系列實(shí)驗(yàn)(例如糾纏交換)的基本標(biāo)準(zhǔn)。”
結(jié)果表明,極高保真度的量子隱形傳態(tài)達(dá)到了91%。此外,研究人員還能夠證明其設(shè)計(jì)的其他一些重要功能,例如糾纏交換(對(duì)于量子中繼器和量子網(wǎng)絡(luò)是必需的)和四光子GHZ狀態(tài)(在量子計(jì)算和量子互聯(lián)網(wǎng)中是必需的)。
根據(jù)DTU的合著者丁云宏博士的說法,低損耗,高穩(wěn)定性和出色的可控性對(duì)于集成量子光子學(xué)極為重要。他說:“由于基于DTU高質(zhì)量制造的最新低損耗硅光子技術(shù),使得該實(shí)驗(yàn)成為可能。”
主要作者,現(xiàn)任北京大學(xué)的王建偉博士說:“將來,量子光子器件和經(jīng)典電子控件的單硅芯片集成將為完全基于芯片的CMOS兼容量子通信和信息打開大門。處理網(wǎng)絡(luò)。”
推薦內(nèi)容
-
喪偶會(huì)加速患有阿爾茨海默氏病風(fēng)險(xiǎn)的人的認(rèn)知能力下降
配偶的死亡通常意味著老年人失去親密感,陪伴感和日常支持。一項(xiàng)新的研究發(fā)現(xiàn),喪偶可以產(chǎn)生另一個(gè)深遠(yuǎn)的影響:它可能會(huì)加速認(rèn)知能力下...
-
浦東香樟苑和香梅花園啥情況?今日浦東哪個(gè)地方有疫情
提醒:堅(jiān)持非必須不出境、不去中高風(fēng)險(xiǎn)地區(qū)。有中高風(fēng)險(xiǎn)地區(qū)旅居史的人員,請(qǐng)配合落實(shí)14天(自離開中高風(fēng)險(xiǎn)地區(qū)之日起)的隔離醫(yī)學(xué)觀察。中高
-
耶魯大學(xué)的研究強(qiáng)調(diào)了開發(fā)有效的 毒性更小的方法來治療AML患者的
耶魯癌癥中心(YCC)研究人員的一項(xiàng)新研究表明,了解急性髓系白血病(AML)患者的治療模式對(duì)于制定改善預(yù)后的策略至關(guān)重要。今天在佛羅里達(dá)...
-
下丘腦干細(xì)胞控制小鼠的衰老
在對(duì)小鼠的一項(xiàng)研究中,阿爾伯特·愛因斯坦醫(yī)學(xué)院的一個(gè)研究小組發(fā)現(xiàn),下丘腦(控制大量身體機(jī)能的大腦區(qū)域)中的干細(xì)胞決定著機(jī)體發(fā)生快...
-
科興疫苗對(duì)奧密克戎有效嗎?科興第三針加強(qiáng)針什么時(shí)候可以打?
奧密克戎(英文名:Omicron,編號(hào):B 1 1 529),2019新型冠狀病毒變種。最早于2021年11月9日在南非首次檢測(cè)到。2021年11月26日,世界衛(wèi)生組
-
適量補(bǔ)充硒元素對(duì)于身體的健康是十分有好處的
核心提示: 我們都知道,如果身體缺乏了微量元素,就會(huì)容易出現(xiàn)各種各樣的癥狀。因此,適量補(bǔ)充硒元素對(duì)于身體的健康是十分有好處的。有很
-
灰發(fā)與男性冠狀動(dòng)脈疾病風(fēng)險(xiǎn)增加有關(guān)
本月在西班牙馬拉加舉行的EuroPrevent 2017上發(fā)表的一項(xiàng)研究表明,白發(fā)與男性患冠狀動(dòng)脈疾病的風(fēng)險(xiǎn)增加有關(guān)。心血管疾病是全球死亡的主要
-
12月11日紹興市上虞區(qū)疫情最新消息公布 紹興昨日新增7例確診病例
據(jù)紹興發(fā)布12月11日消息,12月10日15時(shí)至12月10日24時(shí),紹興市上虞區(qū)新增確診病例7例,無癥狀感染者4例,另有7例無癥狀感染者轉(zhuǎn)為確診病例
-
對(duì)于這些中老年人來說 骨關(guān)節(jié)炎會(huì)導(dǎo)致其關(guān)節(jié)畸形 患者的致殘率
疼痛是骨關(guān)節(jié)炎最主要的表現(xiàn),所以,不少患者會(huì)求助于貼膏藥、照紅外線燈、口服止痛藥。然而,這些治療只能緩解一時(shí)的癥狀,疼痛還會(huì)反...
-
愛爾蘭老年人的酸奶消費(fèi)與更好的骨骼健康有關(guān)
迄今為止,對(duì)老年人進(jìn)行乳汁攝入和骨骼和虛弱測(cè)量的最大觀察性研究發(fā)現(xiàn),在愛爾蘭島上的老年女性和男性患者中,酸奶攝入量增加與髖骨密...