量子研究取得突破，可利用综合维度实现高效处理量子信息
发布时间：2024-10-18 10:21:37 阅读数： 95
一项新的研究为尖端解决方案敞开了大门，这些解决方案或许能助力实现一个可以用简单却强大的方式处理量子信息的系统。他们的研究成果刚刚在《自然光子学》杂志上发表，提出了一种前所未有的操纵光的光子态的方法，以便更好地掌控光子传播的演变。这种控制能够提升光子巧合的检测和数量，以及系统的效率。此项研究由国家科学研究所（INRS）的罗伯托・莫兰多蒂教授与来自德国、意大利和日本的团队合作开展。
研究小组实验的核心是量子行走的概念。莫兰多蒂教授解释道：“量子计算领域大约在 20 年前开始发展，极大地得益于量子行走的概念，它能提高计算机算法的速度和复杂性。” 莫兰多蒂教授的实验室位于 INRS Énergie matsériaux télécommunications Research Centre。近来，科学界又发展出另一个概念：合成光子网络。莫兰多蒂团队的博士后、该研究的合著者斯特凡妮娅・斯奇亚拉解释说：“这项工作使我们能够利用合成光子学维度的概念在基础层面探索众多量子现象，并将其应用于量子技术。” 这种类型晶格的潜力已为人所知，例如，它可以模拟宇称时间对称、光的超流动性和拓扑结构等效应，但使用的是传统技术。“然而，尽管它们具有潜力，” 她补充道，“能够处理量子态的合成光子晶格从未被证实过。”
而莫兰多蒂和他的团队做到了这一点。他们借助简单光纤系统中的量子行走概念，发现了一种能够产生并操纵光（光子）量子态的时间合成光子晶格。
莫兰多蒂报告说：“我们的团队已经找到了如何利用合成光子晶格来处理量子信息的方法，这是基于高维光子在其时间状态中纠缠的量子行走。”“该系统不需要很多资源，因为它由光纤设备组成，与标准电信基础设施兼容。”具有广泛应用的创新技术这一突破为利用量子行走简化合成光子晶格进行量子信息处理开辟了道路。
莫兰多蒂说：“我们的方法史无前例，原因有二，它可以更好地控制量子行走在时域中的演化，并使同时操纵经典光和纠缠光子成为可能。这一发现为与微处理器芯片兼容的电信就绪架构上的各种先进量子计算和信息协议铺平了道路。”与量子信息处理相关的几个基础物理领域可以从研究人员的结果中获益，包括量子计算、量子计量和安全量子通信。斯奇亚拉说：“我们的系统完全基于电信领域使用的光纤设备，可以与当前和未来的电信基础设施相结合。”“这一发现证明，使用触手可及的设备、技术和基础设施实现高性能量子系统是可行的。它还表明，使用量子网络安全地传输个人数据是可能的。”
