量子计算机的相干特征,几乎不受损耗和退相干影响的量子态，旨在推动量子计算机发展！...

使用光粒子(光子)而不是电子来传输和处理数据的量子计算机&＃xff0c;有望开创一个研究的新时代&＃xff0c;在这个时代&＃xff0c;实现救命药物和新技术所需的时间将大大缩短。光子是量子计算很有希望的候选者&＃xff0c;因为它们可以在不丢失信息的情况下长距离传播&＃xff0c;但当它们存储在物质中时&＃xff0c;就会变得脆弱&＃xff0c;易受退相干影响。现在&＃xff0c;纽约市立大学研究生中心高级科学研究中心(ASRC)的光子学研究人员开发了一种新协议。

用于存储和释放一个嵌入特征态的光子&＃xff1a;一种几乎不受损耗和退相干影响的量子态。其研究发表在《光学》上&＃xff0c;旨在推动量子计算机的发展。ASRC光子学计划的创始董事、研究生中心爱因斯坦物理学教授安德里亚·阿鲁(Andrea Alu)说&＃xff1a;我们的目标是通过同时确保数据稳定性&＃xff0c;来存储和释放需要的单个光子。研究证明&＃xff0c;将单个光子限制并保存在一个开放的腔中是有可能的&＃xff0c;直到它受到另一个光子的刺激而继续传播。

研究小组使用量子电动力学技术来发展他们的理论。研究了一个由原子和空洞组成的系统——后者是部分开放的&＃xff0c;因此通常情况下&＃xff0c;被困在系统中的光会泄漏出去&＃xff0c;并很快消失。然而&＃xff0c;研究小组表明&＃xff0c;在一定条件下&＃xff0c;破坏性干涉现象可以防止泄漏&＃xff0c;并允许一个光子无限期地驻留在系统中。这种嵌入的特征态对于存储信息而不退化非常有用&＃xff0c;但是这种受保护状态的封闭性也会对外部刺激造成屏障&＃xff0c;因此单个光子也不能被注入系统。

研究小组通过同时激发两个或更多光子来克服这一限制&＃xff0c;论文第一作者、ASRC光子学计划(ASRC Photonics Initiative)博士后米歇尔·科特鲁夫(Michele Cotrufo)说&＃xff1a;我们提出了一个系统&＃xff0c;当受到单个光子的激发时&＃xff0c;它就像一个封闭的盒子&＃xff0c;但当受到两个或更多光子的撞击时&＃xff0c;它就会非常有效地打开。理论表明&＃xff0c;两个光子可以有效地注入封闭系统。之后&＃xff0c;当系统关闭时&＃xff0c;一个光子会丢失&＃xff0c;另一个光子会被捕获。储存的光子有可能无限期地保存在系统中。

在现实系统中&＃xff0c;额外缺陷会阻止光子的完美限制&＃xff0c;但研究团队的计算表明&＃xff0c;该协议比之前基于单个腔的解决方案表现得更好。研究人员还表明&＃xff0c;储存的激发光子可以通过发送第二个光子脉冲随需释放。该团队的发现有潜力解决量子计算的关键挑战&＃xff0c;包括按需生成纠缠光子态和量子记忆&＃xff0c;该小组目前正在探索实验验证他们理论工作的途径。

博科园&＃xff5c;研究/来自&＃xff1a;纽约市立大学高级科学研究中心

参考期刊《

光学

》

DOI: 10.1364/OPTICA.6.000799

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