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首次利用硅光子制造芯片间量子隐形传态

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基于量子物理学定律处理信息技术的发展对现代社会产生了深远的影响。例如,量子计算机可能是解决当今最强大的超级计算机过于复杂问题的关键,而量子互联网最终可以保护世界信息免受恶意攻击。但是,这些技术都依赖于“ 量子信息 ”,该信息通常以极其难以控制和测量的单个量子粒子进行编码。

布里斯托大学的科学家与丹麦技术大学(DTU)合作,成功开发了芯片级设备,该设备能够通过在可编程纳米级电路中产生和处理单个光粒子来实现对量子物理学的应用。这些芯片能够对电路内部产生的光中的量子信息进行编码,并且能够高效地处理“量子信息” 。

在这一项突破性实验中,布里斯托大学量子工程技术实验室(QET Labs)的研究人员首次展示了两个可编程芯片之间信息的量子隐形传态,他们说这是量子通信和量子计算的基石。

量子隐形传态利用纠缠技术将量子粒子从一个地方转移到另一个地方。隐形传态不仅对量子通信有用,而且是光学量子计算的基本构建块。然而,事实证明,在实验室中的两个芯片之间建立纠缠的通信链接非常困难。

研究人员说:“我们能够在实验室中的两个芯片上演示高质量的纠缠链接,其中两个芯片上的光子共享一个量子态。然后对每个芯片进行完全编程,以进行一系列利用纠缠的演示。演示是一个两芯片的隐形传态实验,其中在执行量子测量后,粒子的单个量子态在两个芯片之间传输。这种测量利用了量子物理学的奇怪行为,同时使缠结链接和碰撞消失了。”

来自布里斯托大学的Imad Faruque博士补充说:“基于我们先前对片上高质量单光子光源的研究结果,我们构建了一个包含四个光源的更为复杂的电路。所有这些源都经过测试,发现几乎相同,它们发射几乎相同的光子,这是我们进行的一系列实验(例如纠缠交换)的基本标准。”

结果表明,极高保真度的量子隐形传态达到了91%。此外,研究人员还能够证明其设计的其他一些重要功能,例如纠缠交换(对于量子中继器和量子网络是必需的)和四光子GHZ状态(在量子计算和量子互联网中是必需的)。

本文分享自微信公众号 - ATYUN订阅号(atyun_com),作者:关注人工智能的

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原始发表时间:2019-12-25

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