您现在的位置是: 首页 > 科技 >

建立通向量子世界的桥梁

  • 2019-11-15 16:48:50

纠缠是量子力学的主要原则之一。来自奥地利科学技术研究所(IST奥地利)的Johannes Fink教授研究小组的物理学家发现了一种利用机械振荡器产生纠缠辐射的方法。作者在当前版本的Nature中发表的这种方法在连接量子计算机时可能非常有用。

纠缠是量子世界的一种典型现象,在所谓的古典世界中并不存在 - 世界和管理我们日常生活的物理定律。当两个粒子缠结时,一个粒子的特征可以通过观察另一个粒子来确定。这是由爱因斯坦发现的,现在这种现象在量子密码学中被广泛使用,据说它会导致不可破解的代码。但它不仅仅影响粒子,辐射也可以被纠缠:这是现在正在研究奥地利IST的Fink教授和该研究的第一作者Shabir Barzanjeh的现象。

“想象一个带有两个出口的盒子。如果出口被缠住,人们可以通过观察另一个来表征一个出口的辐射,”他解释道。之前已经创建了纠缠辐射,但在本研究中,首次使用了机械物体。长度为30微米,由大约一万亿(1012)个原子组成,由该组产生的硅光束在我们眼中可能仍然很小,但是,对于量子世界而言,它很大。“对我来说,这个实验在基础层面上很有意思,”Barzanjeh说。“问题是:人们可以使用这么大的系统产生非经典辐射吗?现在我们知道答案是:是的。”

但该设备也具有实用价值。机械振荡器可以作为极其敏感的量子计算机和连接它们在数据中心内外的光纤之间的链接。“我们构建的是量子链接的原型,”Barzanjeh说。

在超导量子计算机中,电子器件只能在极低的温度下工作,这个温度仅比“绝对零度”(-273.15°C)高几千分之一。这是因为这种量子计算机基于对噪声和损耗极其敏感的微波光子工作。如果量子计算机中的温度升高,则所有信息都会被破坏。因此,将信息从一台量子计算机传输到另一台量子计算机目前几乎是不可能的,因为信息必须跨越一个太热而无法生存的环境。

另一方面,网络中的经典计算机通常通过光纤连接,因为光辐射对于可能破坏或破坏数据的干扰非常鲁棒。为了将这种成功的技术也用于量子计算机,人们将不得不建立一个链接,可以将量子计算机的微波光子转换为光学信息载体,或者生成纠缠微波光学场作为量子隐形传态资源的装置。这种连接可以作为室温光学和低温量子世界之间的桥梁,物理学家开发的装置是朝这个方向迈出的一步。“我们建立的振荡器使我们向量子互联网迈进了一步,”第一作者Barzanjeh说。

但这不是该设备的唯一潜在应用。“我们的系统也可以用来改善引力波探测器的性能,”Shabir Barzanjeh和Johannes Fink解释说:“事实证明,观察这种稳态纠缠场意味着产生它的机械振荡器必须是一个量子物体。这适用于任何类型的调解员,无需直接测量,因此将来我们的测量原则可以帮助验证或伪造其他难以查询的系统(如生物体或引力场)的潜在量子特性。

版权声明:转载此文是出于传递更多信息之目的。若有来源标注错误或侵犯了您的合法权益,请作者持权属证明与本网联系,我们将及时更正、删除,谢谢您的支持与理解。
Top