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芯片上实现量子纠缠催生未来的量子计算机

作者:华体汇 时间:2021-05-10 01:19
本文摘要:量子运算将推展未来的计算机革命,促成性能打破大型超级计算机的小型硬件系统,且配有能阻断所有黑客、无法密码的加密功能;不过在量子运算领域还补了一块,也就是爱因斯坦(Einstein)所明确提出的鬼魅般的远距起到(spookyactionatadistance)──量子纠结,所指的是可信来源的纠结光子不会体现彼此的状态,无论它们在标准CMOS芯片上距离多近。

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量子运算将推展未来的计算机革命,促成性能打破大型超级计算机的小型硬件系统,且配有能阻断所有黑客、无法密码的加密功能;不过在量子运算领域还补了一块,也就是爱因斯坦(Einstein)所明确提出的鬼魅般的远距起到(spookyactionatadistance)──量子纠结,所指的是可信来源的纠结光子不会体现彼此的状态,无论它们在标准CMOS芯片上距离多近。  而现在意大利帕维亚大学(UniversitadegliStudidiPavia)的科学家声称,他们早已与英国格拉斯哥大学(UniversityofGlasgow)以及加拿大多伦多大学(UniversityofToronto)合作,突破了这个工程上的最后障碍。  我们的点子是将雷射光打进一个微小的环中,提升两个光子交互作用的概率;我们指出这种方法尤其可以用来产生纠结的光子对。

帕维亚大学教授DanieleBajoni回应:以往我们找到,把光局限在环状衡谐器(resonator)内,能大幅度增强光与物质之间的交互作用,近期的实验结果显示那是可以利用设计达成协议、并非无意间的现象。  芯片上的量子纠结现象最立刻的应用于就是无法密码的加密,芯片厂商所要做到的只有打造出硅光子环状振荡器以及风行的量子加密算法,就能产生在实验室经过证实的纠结现象(但科学家们是利用轻巧的便宜仪器而非廉价的芯片)。  Bajoni说明,利用量子纠结现象最少见的加密算法就是Eckert协议,其原理基本上就是让传递信息的双方(代号是Alice与Bob)互相交换一组纠结的光子对,例如把闲置的光子传输给Alice,然后带着信号的光子则传输给Bob;Alice不会对她的光子继续执行特定的量测量,获得随机的结果(例如1100101),而如果Bob在他的光子上也继续执行了准确的量测量,因为纠结现象,他所获得的随机位字符串不会跟Alice是一样的。

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  然后它们之间就能利用那个随机位字符串加密信号,再行用一般频道来传输;Bajoni回应:而如果有人监听Alice与Bob之间互相交换的纠结光子,其不道德就不会转变光子的特性,因此Alice与Bob就不会找到有人在监听,并因此保证通讯的安全性。    微小的20微米尺寸环状振荡器能升空倒数的纠结光子束,促成未来的量子计算机以及无法密码密码的芯片(来源:UniversitadegliStudidiPavia)  未来该研究团队想将利用未知的方法加到另一个硅光子对,打造出能让其他人也能用于的原始芯片上量子纠结引擎;这种类似加密方法产业界早已梦寐以求了数十年,现在有望因为这些科学家们发明者的纠结光子新的来源而构建。  似乎下一步是要把所需的零组件统合到芯片上;我们的实验结果是用于硅晶环状振荡器当作纠结光子的来源,但之后所升空光线的过滤器以及纠结的量测量,则是利用外部的实验设置已完成。Bajoni认为,那些外部环境设置最后都能被统合到一个芯片里;而利用来自有所不同合作团队的涉及研究成果,他们也寻找了将滤光片(spectralfilters)与环状衡谐器统合的方法。

  Bajoni回应:未来我们将在一个几乎统合的平台上打造出不可或缺的干涉仪(interferometer),甚至是探测器(detector);最终目标是让两颗芯片利用光纤链接,为原始的量子加密解决方案继续执行关键的数据交换。


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