新突破!布里斯托尔大学和丹麦技术大学实现硅芯片和光结合

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日前,布里斯托尔大学和丹麦技术大学科学家们发现了两种很有前途的新法律法子,能都都后能 将光和硅微芯片结合起来,制造下一代量子模拟器。在发展量子机器的路线图中,都都都后能 在处里特定哪些地方的问提方面与经典超级计算机竞争并战胜它们,科学界正面临两大技术挑战。第一有二个 是建立大规模处里信息的大型量子电路的能力,第二个 是创造小量单个量子粒子的能力,哪些地方地方粒子能都都后能 通过原来的电路编码和传播量子信息。

为了发展两种都都都后能 克服经典机器的先进量子技术,你这个 有二个 要求都都要得到满足。硅量子光子学得 一有二个 很有前途的平台来应对哪些地方地方挑战。在这项技术中,光的单粒子光子携带信息在硅微芯片中产生和处里。哪些地方地方器件利用集成波导(你这个于光纤在纳米尺度上的形态)来引导和操纵纳米尺度上的光。至关重要的是,光子芯片的制造都要半导体工业中用于制造电子微芯片的相同技术,这使得大规模制造量子电路成为就让 。

在布里斯托尔大学量子工程技术(QET)实验室,研究小组展示了嵌入由近30000个光学元件组成的量子干涉硅光子芯片,这比仅仅几年前就让 实现的要高好多个数量级。然而,一有二个 悬而未决的大哪些地方的问提是,哪些地方地方设备是否是都都后能 产生足够强的光子,来执行有用的量子计算任务。这项研究2019年7月2日发表在《自然物理》上,表明你这个 哪些地方的问提一有二个 积极的答案。通过探索硅量子光子学的最新技术发展,该团队就让 证明,即使是小规模的硅光子电路都都后能 都都后能 产生和处里小量光子。

这在集成光子学中是前所未有的,事实上,就让 光子损耗等电路过低,以往的集成光子学演示大多局限于仅在芯片上产生一有二个 光子并进行处里的实验,仅在去年,就有报道称使用错综复杂电路进行了四光子实验。在这项研究中,通过改进每个集成组件的设计,该团队表明,即使是简单电路都都后能 都都后能 产生最多8个光子的实验,是就让 集成光子学记录的两倍。此外,分析表明,通过放大电路错综复杂度(这是硅平台的一有二个 强大功能),能都都后能 进行超过20个光子的实验。

预计光子量子机器将超过最好的经典超级计算机,该研究还研究了你这个 近期光子量子处里器进入量子优势领域的就让 应用。一阵一阵是,通过重新配置芯片中的光学非线性类型,证明了硅芯片能都都后能 用来执行各种量子模拟任务,称为玻色子采样哪些地方的问提。对于其中有些协议(你这个高斯玻色子采样)你这个 新的演示是世界上第一次。该团队还证明,使用你这个 协议,硅量子器件将都都都后能 处里工业相关哪些地方的问提。一阵一阵地,展示了怎么才能 才能 用高斯玻色子采样在你这个 类型设备上模拟化学哪些地方的问提,即在分子进行电子变换时发现分子的振动跃迁。

布里斯托尔大学纳米科学和量子信息中心的首席作者Stefano Paesani博士说:发现表明,超越经典超级计算机的光子量子模拟器,是硅量子光子学平台近期的现实前景。你这个 量子机器的发展就让 对化学、分子设计、人工智能和大数据分析等工业相关领域产生突破性影响,应用包括设计更好的药物和都都都后能 更有效地产生能量分子情況工程。合著者Raffaele Santagati博士说:哪些地方地方结果让朋友 相信,量子机器里程碑式的下行速率 单位比任何现有经典计算机就有快,在集成量子光子学平台的范围之内。

我我觉得有些技术就有能力达到你这个 情況,你这个捕获离子或超导系统,但光子学法律法子具有独特的优势,具有研究的近期应用。光子之路我我觉得危险,但就让 选取,非常值得探索。布里斯托尔大学物理学副教授安东尼·莱恩教授说:通过将在同一芯片中产生和处里的光子数量增加两倍,该团队就让 为将量子模拟器扩大到几二个 光子打下了基础,与当今标准计算硬件的性能比较将变得很有意义。

文章来源:博科园