一攬子光可以為量子計算機提供更好的選擇

量子力學是自然科學最成功的理論之一，盡管其預測常常是違反直覺的，但迄今為止，尚未進行過單個實驗，但該理論未能給出充分的描述。

中心負責人Ulrik Lund Andersen教授與bigQ(丹麥國家研究基金會卓越中心，宏觀量子狀態(tài)中心)的同事一起，致力于理解和利用宏觀量子效應。

“研究人員普遍認為，量子力學是一種普遍有效的理論，因此也適用于我們通常生活的宏觀日常世界。這也意味著應該有可能大規(guī)模觀察量子現(xiàn)象，而這正是我們在丹麥國家研究基金會卓越中心bigQ努力做到的。”隆德·安德森(Lund Andersen)說。

在享有盛譽的國際期刊《科學》上的一篇新文章中，研究人員描述了他們?nèi)绾纬晒Φ卦谑覝叵庐a(chǎn)生糾纏，擠壓的光，這一發(fā)現(xiàn)可以為更便宜，更強大的量子計算機鋪平道路。他們的工作涉及最難以理解的量子現(xiàn)象之一：糾纏。它描述了如何將物理對象帶入一種狀態(tài)，在這種狀態(tài)下，它們是如此復雜地鏈接在一起，以致無法再單獨描述它們。

如果兩個對象糾纏在一起，則無論它們彼此之間有多遠，都必須將它們視為一個統(tǒng)一的整體。它們?nèi)詫⒆鳛橐粋€單元運行-如果單獨測量對象，則結(jié)果的相關(guān)程度將無法基于經(jīng)典自然規(guī)律進行描述。這只有通過量子力學才能實現(xiàn)。

糾纏不限于成對的對象。為了從宏觀角度觀察量子現(xiàn)象，bigQ的研究人員設(shè)法創(chuàng)建了一個由30,000個糾纏的光脈沖組成的網(wǎng)絡，這些光脈沖以時空分布的二維晶格排列。幾乎就像將無數(shù)的彩色線編織在一起形成圖案毯子一樣。

研究人員產(chǎn)生了具有特殊量子力學性質(zhì)(壓縮態(tài))的光束，并使用光纖組件將它們編織在一起，以形成具有二維晶格結(jié)構(gòu)的極度糾纏的量子態(tài)(也稱為簇態(tài))。

“與傳統(tǒng)的簇狀態(tài)相反，我們利用時間自由度來獲得30.000個光脈沖的二維糾纏晶格。實驗設(shè)置實際上非常簡單。大部分努力是在發(fā)展簇的思想該書的主要作者米克爾·比爾斯博爾·拉森(MikkelVilsbøllLarsen)說。

創(chuàng)建如此廣泛程度的量子物理糾纏本身就是有趣的基礎(chǔ)研究。簇狀態(tài)也是創(chuàng)建光量子計算機的潛在資源。由于一切都在室溫下進行，因此該方法是更廣泛使用的超導技術(shù)的有趣替代方法。

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此外，長的相干時間的激光可以使用-這意味著它被保持為精確限定的光波即使在很長的距離。

因此，光量子計算機將不需要昂貴且先進的制冷技術(shù)。同時，其信息承載基于光量子激光光會比超導體用他們的超冷電子親戚更耐用。

“通過在空間和時間上生成的簇狀態(tài)分布，光量子計算機還可以更容易地縮放以包含數(shù)百個量子比特。這使其成為下一代更大，更強大的量子計算機的潛在候選者。”烏爾里克·隆德·安徒生。