適合量子計算時代的光纖

發(fā)布:cyqdesign 2024-07-30 16:11 閱讀:426

英國巴斯大學的物理學家開發(fā)出新一代特種光纖,以應對未來量子計算時代預計出現(xiàn)的數(shù)據(jù)傳輸挑戰(zhàn)。

量子技術(shù)有望提供無與倫比的計算能力,使我們能夠解決復雜的邏輯問題,開發(fā)新的藥物,并為安全通信提供牢不可破的加密技術(shù)。然而,目前用于在全球范圍內(nèi)傳輸信息的電纜網(wǎng)絡(luò)很可能不是量子通信的最佳選擇,這是因為它們的光纖是實心的。

與普通光纖不同,巴斯公司制造的特種光纖具有微結(jié)構(gòu)纖芯,由貫穿光纖全長的復雜氣孔圖案組成。

“傳統(tǒng)光纖是當今電信網(wǎng)絡(luò)的主力,其傳輸光的波長完全受硅玻璃損耗的影響。然而,這些波長與光量子技術(shù)所需的單光子源、量子比特和有源光學元件的工作波長不兼容,"巴斯大學物理系的克里斯蒂娜-魯西莫娃博士說。

Rusimova 博士和她的同事們在發(fā)表于《應用物理通訊量子版》(Applied Physics Letters Quantum)的一篇學術(shù)論文中介紹了巴斯制造的最先進光纖,以及新興量子計算領(lǐng)域的其他最新和未來發(fā)展。

論文的主要資深作者 Rusimova 博士補充說:“光纖設(shè)計和制造是巴斯大學物理系研究的最前沿,我們以量子計算機為中心開發(fā)的光纖為未來的數(shù)據(jù)傳輸需求奠定了基礎(chǔ)!

量子糾纏

光是一種很有前途的量子計算介質(zhì)。被稱為光子的單個光粒子具有一些獨特的量子特性,可以被量子技術(shù)所利用。

其中一個例子就是量子糾纏,在量子糾纏中,相隔很遠的兩個光子不僅掌握著彼此的信息,還能瞬間影響對方的屬性。與經(jīng)典計算機的二進制位(要么是 1,要么是 0)不同,糾纏光子對實際上可以同時作為 1 和 0 存在,從而釋放出巨大的計算能力。

Cameron McGarry博士是巴斯大學的物理學家,也是這篇論文的第一作者,他說:“量子互聯(lián)網(wǎng)是實現(xiàn)這種新興量子技術(shù)巨大前景的一個基本要素。與現(xiàn)有的互聯(lián)網(wǎng)一樣,量子互聯(lián)網(wǎng)將依靠光纖在節(jié)點與節(jié)點之間傳遞信息。這些光纖很可能與目前使用的光纖截然不同,需要不同的支持技術(shù)才能發(fā)揮作用!

在他們的觀點中,研究人員從光纖技術(shù)的角度討論了量子互聯(lián)網(wǎng)的相關(guān)挑戰(zhàn),并提出了一系列潛在的解決方案,以實現(xiàn)一個強大的、大范圍的量子網(wǎng)絡(luò)的可擴展性。

這既包括用于遠距離通信的光纖,也包括可直接集成到網(wǎng)絡(luò)中的量子中繼器的特種光纖,以便延長這項技術(shù)的運行距離。

超越連接節(jié)點

他們還介紹了特種光纖如何通過充當糾纏單光子源、量子波長轉(zhuǎn)換器、低損耗開關(guān)或量子存儲器的容器,超越連接網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的范圍,在節(jié)點本身實現(xiàn)量子計算。

麥加里博士說:“與標準的電信光纖不同,巴斯公司常規(guī)制造的特種光纖具有微結(jié)構(gòu)纖芯,由沿光纖全長分布的復雜氣穴圖案組成。這些氣孔的圖案使研究人員能夠操縱光纖內(nèi)光的特性,并產(chǎn)生糾纏的光子對,改變光子的顏色,甚至在光纖內(nèi)捕獲單個原子!

物理系博士后研究員 Kerrianne Harrington 博士說:"世界各地的研究人員正在以工業(yè)界感興趣的方式,在微結(jié)構(gòu)光纖的功能方面取得快速而令人興奮的進步。我們的觀點描述了這些新型光纖令人興奮的進步,以及它們?nèi)绾斡欣谖磥淼牧孔蛹夹g(shù)。”

巴斯的EPSRC量子職業(yè)加速研究員亞歷克斯-戴維斯博士補充說:“正是由于光纖能夠緊密束縛光線并將其長距離傳輸,才使得它們大有用武之地。除了產(chǎn)生糾纏光子,這還能讓我們產(chǎn)生更奇特的光量子態(tài),應用于量子計算、精密傳感和堅不可摧的信息加密!

量子優(yōu)勢--量子設(shè)備比傳統(tǒng)計算機更高效地執(zhí)行任務的能力--尚未得到最終證實。視角中確定的技術(shù)挑戰(zhàn)有可能為量子研究開辟新的途徑,使我們更接近實現(xiàn)這一重要的里程碑。巴斯制造的光纖有望為未來的量子計算機奠定基礎(chǔ)。

巴斯的研究團隊還包括高級講師彼得-莫斯利博士。

相關(guān)鏈接:https://phys.org/news/2024-07-optical-fibers-age-quantum.html

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最新評論

祖?zhèn)骼现嗅t(yī) 2024-07-31 09:26
英國巴斯大學的物理學家開發(fā)出新一代適合量子計算時代的光纖
maydayday 2024-07-31 09:28
適合量子計算時代的光纖
楊森 2024-07-31 09:31
適合量子計算時代的光纖
swy312 2024-07-31 09:48
量子技術(shù)有望提供無與倫比的計算能力,使我們能夠解決復雜的邏輯問題,開發(fā)新的藥物,并為安全通信提供牢不可破的加密技術(shù)。
香烤奶酪蘑菇蝦 2024-07-31 11:30
進一步全球互聯(lián)
宿命233 2024-07-31 11:34
適合量子計算時代的光纖
艾莫結(jié) 2024-07-31 12:00
適合量子計算時代的光纖
banxiauuu 2024-07-31 12:23
適合量子計算時代的光纖
tipsyethan 2024-07-31 15:22
適合量子計算時代的光纖
sgsmta 2024-07-31 16:37
適合量子計算時代的光纖
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