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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,有望开创一个研究的新时代,在这个时代,实现救命药物和新技术所需的时间将大大缩短。

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  光子是量子计算很有希望的候选者,因为它们可以在不丢失信息的情况下长距离传播,但当它们存储在物质中时,就会变得脆弱,易受退相干影响。现在,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。

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  用于存储和释放一个嵌入特征态的光子: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,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:我们的目标是通过同时确保数据稳定性,来存储和释放需要的单个光子。研究证明,将单个光子限制并保存在一个开放的腔中是有可能的,直到它受到另一个光子的刺激而继续传播。

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件下,破坏性干涉现象可以防止泄漏,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,但是这种受保护状态的封闭性也会对外部刺激造成屏障,因此单个光子也不能被注入系统。

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  研究小组通过同时激发两个或更多光子来克服这一限制,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:我们提出了一个系统,当受到单个光子的激发时,它就像一个封闭的盒子,但当受到两个或更多光子的撞击时,它就会非常有效地打开。理论表明,两个光子可以有效地注入封闭系统。之后,当系统关闭时,一个光子会丢失,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。

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  在现实系统中,额外缺陷会阻止光子的完美限制,但研究团队的计算表明,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,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,包括按需生成纠缠光子态和量子记忆,该小组目前正在探索实验验证他们理论工作的途径。

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