想用「量子梳子」梳頭髮嗎？量子光學微梳可成量子計算機重要部分

博科園：本文為量子物理學類

量子設備可以被集成到筆記本電腦和行動電話中，這在一定程度上要歸功於被稱為量子光學微梳（micro-combs）的小型設備。量子光學微梳是一種能產生等間距非常精確的光頻率設備，有點像梳子的齒。它們可以實現超快處理，可以成為量子計算機系統的重要組成部分。Swinburne的微光電子中心(CMP)主任David Moss教授在一篇關於這些設備發展的綜述文章中描述了在使這些設備更小、更便攜、可以包含在晶元上方面所取得的進展。

博科園-科學科普：David Moss教授表示這些設備將使在晶元上產生糾纏光子技術達到前所未有的先進水平。在我看來，這是一項重大突破，將極大地加速實現所謂『量子至上』的追求。所謂『量子至上』是指具有傳統電子計算機無法實現功能的量子設備。量子科學和技術面臨的一個關鍵挑戰是開發可精確控制的實際大規模系統。量子光學微梳為量子信號和信息處理提供了一個獨特、實用的和可伸縮的框架，幫助破解密碼，實現超安全的通信，大大推進量子計算。

集成環形諧振電路，用於產生量子光學頻率梳。圖片：Swinburne University of Technology

量子光學微梳在經典計算機比特(QuDit)的光子量子版本中已經達到了創紀錄的複雜性和複雜性。量子比特可以在計算機晶元的微小空間中生成和控制。這些突破表明，緊湊、高度複雜的量子可以存在於大型實驗室之外，這為最終量子設備可以用於筆記本電腦和行動電話打開了可能性之門，讓強大的光學量子計算機在日常使用方面的前景比以往任何時候都更加接近。

量子科學技術面臨一個關鍵挑戰是實現大規模、精確可控、實用的系統，用於非經典安全通信、計量以及最終有意義的量子模擬和計算。光學頻率梳是實現這一目標的一種強有力方法，因為它們提供了大量的時間和頻率模式，可以產生大規模的量子系統。量子光學頻率梳的產生和控制將為量子信號和信息處理提供一個獨特、實用和可伸縮的框架。光子集成和光纖通信組件的使用如何使量子態控制具有新功能，產生前所未有的能力。

博科園-科學科普｜研究/來自: 斯威本科技大學

參考期刊文獻:《Nature Photonics》

DOI: 10.1038/s41566-019-0363-0

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