一攬子光可以為量子計(jì)算機(jī)提供更好的選擇

量子力學(xué)是自然科學(xué)最成功的理論之一，盡管其預(yù)測(cè)常常是違反直覺的，但迄今為止，尚未進(jìn)行過單個(gè)實(shí)驗(yàn)，但該理論未能給出充分的描述。

中心負(fù)責(zé)人Ulrik Lund Andersen教授與bigQ(丹麥國(guó)家研究基金會(huì)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(yīng)。

“研究人員普遍認(rèn)為，量子力學(xué)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(yīng)該有可能大規(guī)模觀察量子現(xiàn)象，而這正是我們?cè)诘渿?guó)家研究基金會(huì)卓越中心bigQ努力做到的。”隆德·安德森(Lund Andersen)說。

在享有盛譽(yù)的國(guó)際期刊《科學(xué)》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(qiáng)大的量子計(jì)算機(jī)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(duì)象帶入一種狀態(tài)，在這種狀態(tài)下，它們是如此復(fù)雜地鏈接在一起，以致無(wú)法再單獨(dú)描述它們。

如果兩個(gè)對(duì)象糾纏在一起，則無(wú)論它們彼此之間有多遠(yuǎn)，都必須將它們視為一個(gè)統(tǒng)一的整體。它們?nèi)詫⒆鳛橐粋€(gè)單元運(yùn)行-如果單獨(dú)測(cè)量對(duì)象，則結(jié)果的相關(guān)程度將無(wú)法基于經(jīng)典自然規(guī)律進(jìn)行描述。這只有通過量子力學(xué)才能實(shí)現(xiàn)。

糾纏不限于成對(duì)的對(duì)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(gè)由30,000個(gè)糾纏的光脈沖組成的網(wǎng)絡(luò)，這些光脈沖以時(shí)空分布的二維晶格排列。幾乎就像將無(wú)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(xué)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(shí)間自由度來(lái)獲得30.000個(gè)光脈沖的二維糾纏晶格。實(shí)驗(yàn)設(shè)置實(shí)際上非常簡(jiǎn)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(jì)算機(jī)的潛在資源。由于一切都在室溫下進(jìn)行，因此該方法是更廣泛使用的超導(dǎo)技術(shù)的有趣替代方法。

Larsen

此外，長(zhǎng)的相干時(shí)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(zhǎng)的距離。

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

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