超高速量子計算機和通信設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,這類系統用於傳輸和處理信息。現在,美國史蒂文斯理工學院的研究人員做到了這一點,據該校官方18日最新報道,研究人員不僅創造了一種基於芯片的光子源,其效率是以前的100倍,這使大規模量子設備集成變得觸手可及。相關研究成果發表於17日的《物理評論快報》。
“這對量子通信來說是一個巨大的裡程碑。”加拉格爾物理學副教授兼量子科學與工程中心主任黃玉平(音譯)說。
為了創造光子對,研究人員會將光捕獲在精心雕刻的納米級微腔中。當光在空腔內循環時,其光子共振並分裂成糾纏對。但此處存在一個陷阱,即這樣的系統效率極低,需要一束包含數億個光子的入射光,才能讓單個糾纏的光子對勉強從另一端傳出。而現在,研究人員已開發出一種新的基於芯片的光子源,它的效率是以前任何設備的100倍,可以從一束微瓦功率的激光束中每秒創建數千萬個糾纏光子對。
其背后原理是,研究人員在此前研究基礎上,將極高質量的微腔雕刻成鈮酸鋰晶體薄片。跑道形狀的空腔在內部反射光子,而能量損失非常小,使光能夠循環更長的時間並以更高的效率相互作用。通過微調溫度等附加因素,研究團隊創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,該團隊已經在研究進一步完善其工藝的方法,並希望很快達到可以將單個傳入光子轉變為一對糾纏的傳出光子的系統,沿途幾乎不會浪費能量。
由於這項技術已經可以基於芯片,因此研究人員表示准備通過集成其他無源或有源光學元件來開始擴大規模。
“最終目標是使量子設備高效、廉價運行,以使其能夠集成到主流電子設備中。”黃玉平解釋說,“我們希望將量子技術帶出實驗室,有朝一日孩子們能將量子筆記本電腦裝在他們的背包裡。”
總編輯圈點
21世紀最受關注的前沿科技中,量子信息科學佔有重要席位。以量子計算機為例,它和經典計算機的底層運行模式大不相同:經典計算機的最基本單元是由0和1組成的比特,而量子計算機的底層運行模式符合量子力學,它的最基本單元是量子比特。近幾年,量子信息科學領域捷報頻傳,量子通信和量子計算正在從虛無縹緲的概念一步步走入現實應用。當然,一切才剛剛開始,相信更多精彩還在后頭。
《德清踐行2030年可持續發展議程縣域方案》發布 人民網杭州6月26日電 (金忠耀)今天下午,2021浙江德清投資貿易人洽談會開幕。本次德洽會以“數智共建 德創未來”為主題,以“經貿合作精准洽談、高端人才強力聚引、營商環境優化提速、城市品牌全面推廣”為主要內容,以“數智共建”為基底,以“線…【詳細】
浙江:到2025年城鄉居民收入倍差縮小至1.9以內 人民網杭州6月25日電 (王蕭蕭)為慶祝中國共產黨成立100周年,25日上午,中共浙江省委舉行了“守好‘紅色根脈’,打造‘重要窗口’”主題新聞發布會。 發布會現場。人民網 王蕭蕭攝 發布會結合“黨的百年奮斗歷程”“新時代以來的…【詳細】
2021浙江高考分數線公布:普通類一段線495分 二段線266分 人民網杭州6月25日電 (王蕭蕭)25日,2021浙江高考成績及分數線公布。普通類:第一段495分﹔第二段266分。6月25日晚上20:30左右,考生即可登錄浙江省教育考試院網站(www.zjzs.net)、浙江考試微信或浙裡辦APP,憑准…【詳細】
6月26日,航拍中國動漫博物館。該館通體呈白色,形似祥雲。人民網 章勇濤攝 中國動漫博物館6月26日正式開館 人民網杭州6月26日電 (王蕭蕭)6月26日上午,全國首家“國字號”動漫博物館——中國動漫博物館在杭州正式開館。 據了解,中國動漫博物館是經國家廣電總局和中國動畫學會批准成立的“國字號”動漫博物館,也是杭州打造全國文化創意中心和“動漫之…【詳細】
浙江桐廬:5G賦能促畬鄉蝶變 一畝田、千斤糧、百斤魚、萬元錢,在浙江桐廬莪山畬族鄉沈冠村,村民們靠種田養魚就走上了致富路。 “過去,我們村每畝地收益不足500元。能實現萬元的突破,都靠科技助力。”沈冠村黨總支書記黃金源說。 稻田裡的傳感器可實時收集數據。人…【詳細】
慶祝建黨100周年大型誦讀活動。人民網 章勇濤攝 “黨旗下的誦讀”系列活動在杭州富陽啟動 6月24日晚,“黨旗下的誦讀”系列活動在杭州市富陽區龍門古鎮啟動。 作為“黨旗下的誦讀”系列活動的開篇首場活動,《筑夢富春·黨旗下的誦讀》由“初心”“奮斗”“征程”三個篇章組成,以沉浸式表演形式,結合朗誦、紅色話劇、歌舞等多種藝…【詳細】
“雙西”合璧精彩蝶變 “杭州西湖日”活動正式啟幕 人民網杭州6月24日電 (金忠耀)今天下午,慶祝杭州西湖申遺成功十周年、西湖西溪一體化保護提升一周年暨“杭州西湖日”活動正式啟幕。 行吟山水,一湖瀲灩千年。2011年6月24日,在法國巴黎召開的第35屆世界遺產大會上,杭州西湖文化景觀被…【詳細】
浙江泰順:科技特派員送技術下鄉,助農共富裕 科技扶貧,建功立業。在浙江泰順縣,助農致富的科技特派員隊伍,有一座大大的舞台。 2003年4月,浙江省第一批101名科技特派員走進泰順田間地頭,到今年已是18個春秋。科技特派員們以黨建為引領,以“科技e聯”黨建聯盟為平台,跋山涉水、走村…【詳細】