纠缠光脉冲的毯子，用于更大，功能更强大的量子计算机

时间：2021-08-21 19:52:34 来源：

插图说明了在我们的工作中生成的簇状态。

DTU Physics的研究人员在2019年10月18日发表于《科学》（Science）上的一篇文章中描述了他们如何（通过简单的方法）创建了一个由数千个量子机械纠缠的光脉冲组成的“地毯”。

数以千计的量子机械纠缠光脉冲的“毯子”有可能为功能更强大的量子计算机铺平道路。

量子力学是自然科学最成功的理论之一，尽管其预测常常是违反直觉的，但迄今为止，尚未进行过单个实验，但该理论未能给出充分的描述。

中心负责人Ulrik Lund Andersen教授与bigQ（宏观量子状态中心-丹麦国家研究基金会卓越中心）的同事一起，致力于理解和利用宏观量子效应：

“研究人员普遍认为，量子力学是一种普遍有效的理论，因此也适用于我们通常生活的宏观日常世界。这也意味着应该有可能大规模观察量子现象，这正是我们在丹麦国家研究基金会卓越中心bigQ努力做到的目标。”乌尔里克·隆德·安德森（Ulrik Lund Andersen）说。

Mikkel V. Larsen（作者）的动画说明了我们簇状态生成方案的时间演变，如图1所示。

在享有盛誉的国际杂志《科学》的一篇新文章中，研究人员描述了他们如何成功地在室温下产生纠缠的，压缩的光。这项发现可以为更便宜，更强大的量子计算机铺平道路。

他们的工作涉及最难以理解的量子现象之一：纠缠。它描述了如何将物理对象带入一种状态，在这种状态下，它们是如此复杂地链接在一起，以致无法再单独描述它们。

如果两个对象纠缠在一起，则无论它们彼此之间有多远，都必须将它们视为一个统一的整体。它们仍将作为一个单元运行-如果仅对对象进行一次性测量，结果将以某种程度相关联，以致于无法基于经典自然法则进行描述。这只有在使用量子力学时才有可能。

纠缠不限于成对的对象。在宏观观察量子现象的过程中，bigQ的研究人员设法创建了一个由30,000个纠缠的光脉冲网络组成的网络，这些光脉冲以时空分布的二维晶格排列。这几乎就像是将无数的彩色线织成图案的毯子一样。

Mikkel V. Larsen（作者）的动画说明了我们簇状态生成方案的时间演变，如图1所示。

研究人员产生了具有特殊量子力学性质（压缩态）的光束，并使用光纤组件将它们编织在一起，以形成具有二维晶格结构的极度纠缠的量子态（也称为簇态）。

“与传统的簇状态相反，我们利用时间自由度来获得30.000个光脉冲的二维纠缠晶格。实验设置实际上非常简单。这项工作的主要作者是MikkelVilsbøllLarsen说。

创建如此广泛的量子物理缠结本身就是有趣的基础研究，但是簇状态也是创建光学量子计算机的潜在资源。这种方法是对更广泛的超导技术的一种有趣的替代方法，因为一切都在室温下进行。

另外，可以利用较长的激光相干时间，这意味着即使在很长的距离上也可以将其保持为精确定义的光波。

因此，光量子计算机将不需要昂贵且先进的制冷技术。同时，它在激光中的信息携带光基量子比特将比超导体中使用的超冷电子亲戚耐用得多。

通过生成的簇状态在空间和时间上的分布，光量子计算机也可以更容易地缩放为包含数百个量子位。这使它成为下一代更大，更强大的量子计算机的潜在候选者。” Ulrik Lund Andersen补充说。

参考：Mikkel V. Larsen，郭学时，Casper R. Breum，Jonas S.Neergaard-Nielsen和Ulrik L.Andersen的“确定性的二维簇状态的生成”，Science.DOI：
10.1126 / science.aay4354

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