光学观测助力构建纯硅量子互联网

2022年07月14日 09:40 次阅读 稿源:科技日报 条评论

利用硅开发量子技术为快速扩展量子计算提供了机会。近日,加拿大西蒙弗雷泽大学(SFU)的研究人员在量子技术发展方面取得了关键突破。发表在13日《自然》杂志上的一项研究,描述了他们对超过15万个硅“T中心”光子自旋量子比特的观察,这是一个重要的里程碑,使构建大规模可扩展量子计算机和纯硅量子互联网成为可能。

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量子计算机具有强大的计算能力,在解决一些复杂问题方面具有巨大的潜力,有望为化学、材料科学、医学和网络安全等许多领域带来新进展。要实现这一点,必须制造出稳定、长寿命的量子比特来提供处理能力,以及使这些量子比特大规模关联在一起的通信技术。

过去的研究表明,硅可以产生部分最稳定和最长寿命的量子比特。现在,新研究为之提供了原理证据,证明了T中心——硅中一种特殊的发光缺陷可以在量子比特之间提供一种“光子链接”。

这项研究来自SFU物理系的硅量子技术实验室,该实验室由加拿大硅量子技术研究主席斯蒂芬妮·西蒙斯和荣誉退休教授迈克尔·特瓦尔特共同领导。

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“这项工作是第一次单独测量单个T中心,实际上,也是第一次仅用光学方法来测量硅中的单个自旋。”西蒙斯说,像T中心这样的发射元结合了高性能自旋量子比特和光学光子产生,是制造可扩展、分布式量子计算机的理想选择,因为它们可以同时处理运算和通信,而不需要连接两种分别用于运算和通信的不同的量子技术。

此外,T中心具有发射与当今城域网光纤通信和电信网络设备相同波长的光的优势。

“有了T中心,就可以建造与其他处理器进行内在通信的量子处理器。”西蒙斯说,当硅量子比特可以通过在数据中心和光纤网络中使用的同一波段发射光子(光)进行通信时,我们就可以获得连接量子计算所需的数百万个量子比特的优势。

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