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用純光制造量子邏輯門(mén)的研究獲進(jìn)展成功實(shí)現(xiàn)單光子對(duì)其他光束的影響

發(fā)布時(shí)間：2015-09-10 作者：來(lái)源：中國(guó)科技部瀏覽：2189

    加拿大物理學(xué)家在利用純光打造量子計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)元件??邏輯門(mén)的研究工作中取得進(jìn)展，成功通過(guò)單光子對(duì)其他光束施加影響。相關(guān)論文發(fā)表在最新一期《自然?物理學(xué)》上。
    邏輯門(mén)對(duì)輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算創(chuàng)建新的輸出。在傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)中，邏輯門(mén)采用二極管或晶體管的形式。但量子計(jì)算機(jī)組件由單個(gè)原子和亞原子粒子制成。根據(jù)量子理論，信息處理將通過(guò)粒子之間的相互作用完成。
    光子在量子計(jì)算中具有很多優(yōu)點(diǎn)，但要讓其以有用的方式彼此作用卻是個(gè)老大難問(wèn)題。多倫多大學(xué)的最新研究成果則展示了如何創(chuàng)建這樣的交互作用。
    多倫多大學(xué)量子信息和量子計(jì)算中心研究員、加拿大先進(jìn)技術(shù)研究院資深研究員埃弗賴(lài)姆?斯坦伯格表示，新研究展現(xiàn)了單光子對(duì)另外光束的影響。光束在一般情況下可互不影響地彼此穿過(guò)，要打造光量子計(jì)算機(jī)，光束就必須相互“交談”，但之前還沒(méi)有使用單光子實(shí)現(xiàn)過(guò)。
    研究人員首先將一個(gè)單光子打在已冷卻到高于絕對(duì)零度百萬(wàn)分之一度的銣原子上。光子于是和原子發(fā)生“糾纏”，影響銣原子與一道單獨(dú)光束相互作用的方式。光子改變了原子的折射率，從而引起光束發(fā)生很小但又可測(cè)量的“相移”。
    這一過(guò)程可用作全光量子邏輯門(mén)，實(shí)現(xiàn)輸入、信息處理和輸出。斯坦伯格表示，量子邏輯門(mén)是該項(xiàng)研究進(jìn)展最顯著的應(yīng)用，能夠觀察到這些相互作用使光學(xué)研究領(lǐng)域又翻開(kāi)了新的一頁(yè)。