首次用硅光子芯片实现芯片间的量子隐形传态
基于量子物理定律的信息处理技术的发展有望对现代社会产生深远的影响。
比如量子计算机可能是解决最强大的超级计算机过于复杂的关键，量子互联网最终可以保护世界信息免受恶意攻击。
然而，这些技术都依赖于“量子信息”，通常由单个量子粒子编码，极难控制和测量。
布里斯托大学的科学家与数据传输单元(DTU)合作，成功开发了一种芯片级设备，该设备可以通过在可编程纳米电路中产生和处理单个光粒子来利用量子物理的应用。
这些芯片可以在电路内部产生的光中编码量子信息，可以高效、极低的处理“量子信息”。这种演示可以大大提高为量子计算和通信生产更复杂量子电路的能力。
他们的工作发表在《自然物理学》上，进行了一系列量子论证。
在一项突破性的实验中，布里斯托大学QET实验室的研究人员首先演示了两个可编程芯片之间的信息量子隐形传态，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传送到另一个地方。隐形通信不仅对量子通信有用，而且是光量子计算的基本构件。然而，已经证明在实验室中很难在两个芯片之间建立纠缠通信链路。
《布里斯托》的合著者丹卢埃林(Dan Llewellyn)说：“我们可以在实验室中演示两个芯片上的高质量纠缠链接，其中两个芯片上的光子共享一个量子态。
“然后，每个芯片都被完全编程，使用纠缠进行一系列演示。
“旗舰演示是一个双芯片隐形传态实验，在进行量子测量后，粒子的单个量子态在两个芯片之间转移。这种测量利用了量子物理的奇怪行为，它同时打破了纠缠链接，将粒子状态转移到已经在接收器芯片上的另一个粒子。”
另一位合著者、同样来自布里斯托尔的Imad Faruque博士补充道：“基于我们之前对高质量单光子光源在芯片上的研究成果，我们构建了一个更复杂的电路，有四个光源。
“所有这些光源都经过测试，发现几乎是相同的，它们发射的光子几乎相同，这是我们进行的一系列实验(如纠缠交换)的基本标准。”
结果表明，超高保真量子隐形传态达到91%。此外，研究人员还可以证明设计的其他重要功能，例如纠缠交换(量子中继器和量子网络所必需的)和四光子GHZ态(量子计算和量子互联网所必需的)。
根据合著者丁博士的观点，低损耗、高稳定性和优异的可控性对于集成量子光子学非常重要。他说：“因为基于DTU高质量制造的最新低损耗硅光子技术，这个实验是可能的。”
主要作者、现居北京大学的王建伟博士表示，“未来，量子光子器件和经典电子控制在单个硅片上的集成，将为完全基于芯片的CMOS兼容量子通信和信息打开大门。处理网络。”
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