科学家闭合在室温量子计算芯片的“圣杯”上

时间：2022-03-02 10:25:06 来源：

在铌酸锂上的赛道纳米腺囊的程式化版本，其中光子在低能量条件下阳性将光子彼此相互作用。可以优化新系统，以便在近光子的水平上工作 - 室温量子计算和安全量子通信的圣杯。

要处理信息，光子必须相互作用。然而，这些轻微的光数据包希望彼此无所事事，每次都通过而不改变另一个。现在，史蒂文斯理工学院的研究人员已经哄骗了光子与前所未有的效率相互作用 - 实现了实现用于计算，通信和遥感的长期量子光学技术的关键进步。

该团队由Yuping Huang，一位副教授和量子科学与工程中心主任，使我们更接近纳米级芯片，促进光子相互作用比任何先前的系统更高的效率。作为备忘录的新方法作为备忘录，在9月18日题为Optica，在极低的能级上工作，这表明它可以优化，以便在纯粹的光子水平上工作 - 室温量子计算和固定量子的圣杯沟通。

“我们正在推动物理学和光学工程的界限，以使Quantum和全光信号处理更接近现实，”黄说。

为了实现这一进步，黄队的团队将激光束射成一个跑角形的微腔，雕刻成晶体的晶体。随着激光在赛道周围反弹，其密闭的光子彼此相互作用，产生谐振谐振，其导致一些循环光改变波长。

这不是一个完全新的技巧，而是黄某和同事，包括研究生陈陈和高级研究科学家永萌苏，通过使用绝缘体上的铌酸锂制成的芯片，这是一种具有独特方式的材料与光相互作用。与硅不同，铌酸锂难以用普通的反应气体化学蚀刻。因此，史蒂文斯的团队使用了一种离子铣削工具，基本上是一个纳米玻璃窗，蚀刻一个小跑道约为人类头发的宽度。

在定义赛道结构之前，该团队需要施加高压电脉冲，以创造仔细校准的交替极性或周期性的抛光区域，这使得光子在赛道上移动的方式定制，提高它们彼此相互作用的概率。

陈陈解释了蚀刻芯片上的跑道并定制光子周围的方式，需要几十个精细的纳米制作步骤，每个需要纳米精度。“据我们所知，我们是掌握所有这些纳米制作步骤的第一组来构建这个系统 - 这是我们首先实现这一结果的原因。”

向前迈进，黄及其团队旨在提高水晶赛道的限制和再循环光的能力，称为其Q因子。该团队已经确定了将Q系数提高了至少10个Q系数的方法，但每个级别使系统对难以察觉的温度波动更敏感 - 几千程度 - 并且需要仔细的微调。

尽管如此，史蒂文斯团队仍然表示他们在能够可靠地在单光子电平的相互作用的系统上结束，这将允许创建许多强大的量子计算组件，例如光子逻辑门和纠缠源一个电路，可以同时计算多个解决方案，同时可以想象地允许在几秒钟内解决可能需要数年的计算。

陈说，我们仍然有一段时间从那时起，对于量子科学家来说，旅程将令人兴奋。“这是神圣的格拉勒，”陈先生的铅作者说。“在前往圣杯的路上，我们已经意识到了很多没有人以前所做的物理学。”

参考：“超高效的次相锂铌酸锂微仪中的频率转化”由嘉阳陈，赵辉马，永梦素，湛李，赵唐，玉平黄，2019年9月18日，OPTICA.DOI：
10.1364 / OPTICA.6.001244

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