科学家首次展示了光子路由器

时间：2021-06-08 19:52:16 来源：

光子路由器的例证威斯曼省研究所科学家创造了。在中心是单个原子（橙色），其在不同方向上路由光子（黄色）。

来自Weizmann理工学院的科学家们向建立量子计算机前进前进，首次演示了光子路由器。

Weizmann研究所科学家已经第一次证明了光子路由器 - 一种基于单个原子的量子装置，使单个光子能够路由单个光子。据科学杂志报道，这一成就是克服量子计算机难以克服困难的另一步。

在设备的核心处是一个可以在两个状态之间切换的原子。仅通过通过光纤从右侧或左侧发送单个光或光子或光子来设置状态。然后，响应于响应的原子反射或透射下一个输入光子。例如，在一个状态下，从右侧的光子继续在其向左的路径上继续，而来自左侧的光子向后反射，导致原子状态翻转。在这种反向状态下，原子允许来自左侧的光子在相同的方向上继续，而来自右侧的任何光子反射向后反射，再次翻回原子状态。该基于原子的开关仅由单光子操作 - 没有额外的外部字段。

“从某种意义上说，该装置充当电子晶体管的光子，该电子晶体管响应于其他电流而开启电流，”Weizmann Institute的Quantum Optics集团负责人Barak Dayan博士表示，包括itay shomroni，Serge Rosenblum， Yulia Lovsky，Orel Bechler和Gabriel Guendleman的化学物理系在化学学院。光子不仅是包括信息流的单位，而且是控制设备的单位。

通过两种最先进的技术组合实现了这一成就。一个是激光冷却和原子捕获。另一方面是芯片的基于超高质量的微型光学谐振器的制造，该谐振器直接耦合到光纤。Weizmann Institute的Dayan的实验室是掌握这两种技术的极少数世界之一。

开发量子计算机的努力背后的主要动机是叠加的量子现象，其中粒子可以立即存在，可能能够并行地处理大量数据。然而，只要没有观察到或测量系统，才能持续叠加，否则它将折叠到一个状态。因此，光子是量子系统之间最有希望的候选者，因为它们根本不会彼此相互作用，并且与其他粒子非常弱。

戴安：“建立量子计算机的道路仍然很长，但我们构建的设备展示了一种简单且坚固的系统，这应该适用于这些计算机的任何未来架构。在目前的演示中，单个原子用作晶体管 - 或双向开关 - 用于光子，但在我们未来的实验中，我们希望扩展仅在光子上工作的设备类型，例如新型量子存储器或逻辑门。“

出版物：itay shomroni等，“通过单个光子控制的单个光子的单个光子的全光路由，”科学“，2014; DOI：10.1126 / Science.1254699.

研究报告的PDF副本：由单个光子控制的单个原子开关的单光路由单光子

图像：Weizmann学院

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