纳米成分是一次巨大的飞跃

发布时间：2020-05-06 11:21:44 【来源：】

哥本哈根大学的研究人员已经开发出一种纳米成分，该成分可以发射携带量子信息的光粒子。不到人类头发宽度的十分之一，这种微小的组件使得可以放大并最终达到量子计算机或量子互联网所需的功能。研究结果使丹麦在量子竞赛中处于领先地位。

世界各地的团队正在努力开发量子技术。哥本哈根大学尼尔斯玻尔研究所的混合量子网络中心(Hy-Q)的研究人员的重点是开发基于光电路(称为纳米光子电路)的量子通信技术。UCPH研究人员现已取得重大进展。

助理教授莱昂纳多·米多洛(Leonardo Midolo)说：“尽管组件很小，但它确实是一个重大成果。”过去五年来，他一直致力于实现这一突破。

该研究小组发明了一种称为纳米机械路由器的组件，该组件可以发射光粒子(光子)携带的量子信息，并将其路由到光子芯片内的不同方向。光子芯片就像计算机微芯片-仅它们使用光代替电子。该组件融合了纳米光机械和量子光子学，这是迄今为止从未被结合的两个研究领域。最壮观的是该部件的大小，仅为人发的十分之一。正是这种微小的尺寸使其在未来的应用中很有前途。

“将纳米力学和量子光子世界融合在一起是扩大量子技术的一种方法。在量子物理学中，这一直是缩放系统的挑战。到目前为止，我们已经能够发出单个光子。但是，要做更多的工作量子物理学的先进事物，我们将需要扩大系统规模，这正是本发明所允许的：要构建量子计算机或量子互联网，您不仅一次需要一个光子，同时还需要许多光子，您可以彼此连接。”莱昂纳多·米多洛(Leonardo Midolo)解释说。

实现“量子至上”是现实的

为了利用量子力学定律来例如构建量子计算机或量子互联网，许多纳米机械路由器必须集成在同一芯片中。需要大约50个光子具有足够的功率来实现所谓的“量子至上”。根据Midolo的说法，新的纳米机械路由器将实现这一目标变为现实：

“我们已经计算出，我们的纳米机械路由器已经可以扩展到十个光子，并且通过进一步的增强，它应该能够实现达到'量子至上性'所需的50个光子。”

本发明也是控制芯片中的光的重大飞跃。由于设备占用空间大，现有技术仅允许将少数几个路由器集成在一个芯片上。相反，纳米机械路由器是如此之小，以至于可以在同一芯片中集成数千个。

莱昂纳多·米多洛说：“我们的组件非常高效。它的全部目的是能够一次发射尽可能多的光子，而不会丢失其中任何一个。没有其他任何当前技术可以做到这一点。”

这项研究是由尼尔斯·波尔研究所的量子光子学小组进行的，该小组是新成立的混合量子网络中心(Hy-Q)的一部分

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