首次利用硅光子芯片制造芯片间量子隐形传态

可以基于量子物理学定律处理信息的技术的发展预计将对现代社会产生深远的影响。

例如，量子计算机可能是解决当今最强大的超级计算机过于复杂的问题的关键，而量子互联网最终可以保护世界信息免受恶意攻击。

但是，这些技术都依赖于“ 量子信息 ”，该信息通常以极其难以控制和测量的单个量子粒子进行编码。

布里斯托大学的科学家与丹麦技术大学(DTU)合作，成功开发了芯片级设备，该设备能够通过在可编程纳米级电路中产生和处理单个光粒子来利用量子物理学的应用。

这些芯片能够对电路内部产生的光中的量子信息进行编码，并且能够高效且极低地处理“量子信息” 。该演示可以大大提高生产量子计算和通信所需的更复杂的量子电路的能力。

他们的工作发表在《自然物理学》杂志上，并在arXiv预印本服务器上以预印本免费提供，其中包含了一系列量子演示。

在一项突破性实验中，布里斯托大学量子工程技术实验室(QET Labs)的研究人员首次展示了两个可编程芯片之间信息的量子隐形传态，他们说这是量子通信和量子计算的基石。

量子隐形传态利用纠缠技术将量子粒子从一个地方转移到另一个地方。隐形传讯不仅对量子通信有用，而且是光学量子计算的基本构建块。然而，事实证明，在实验室中的两个芯片之间建立纠缠的通信链接非常困难。

布里斯托(Bristol)的合著者丹·里韦林(Dan Llewellyn)说：“我们能够在实验室中的两个芯片上演示高质量的纠缠链接，其中两个芯片上的光子共享一个量子态。

“然后对每个芯片进行完全编程，以进行一系列利用纠缠的演示。

“旗舰演示是一个两芯片的隐形传态实验，其中在执行量子测量后，粒子的单个量子态在两个芯片之间传输。这种测量利用了量子物理学的奇怪行为，同时使缠结链接和碰撞消失了。将粒子状态转移到已经在接收器芯片上的另一个粒子。”

另一位合著者，同样来自布里斯托尔的Imad Faruque博士补充说：“基于我们先前对片上高质量单光子光源的研究结果，我们构建了一个包含四个光源的更为复杂的电路。

“所有这些源都经过测试，发现几乎相同，它们发射几乎相同的光子，这是我们进行的一系列实验(例如纠缠交换)的基本标准。”

结果表明，极高保真度的量子隐形传态达到了91%。此外，研究人员还能够证明其设计的其他一些重要功能，例如纠缠交换(对于量子中继器和量子网络是必需的)和四光子GHZ状态(在量子计算和量子互联网中是必需的)。

根据DTU的合著者丁云宏博士的说法，低损耗，高稳定性和出色的可控性对于集成量子光子学极为重要。他说：“由于基于DTU高质量制造的最新低损耗硅光子技术，使得该实验成为可能。”

主要作者，现任北京大学的王建伟博士说：“将来，量子光子器件和经典电子控件的单硅芯片集成将为完全基于芯片的CMOS兼容量子通信和信息打开大门。处理网络。”

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