量子光子學新突破

新興的量子通信和量子計算技術是一種有前景的解決方案。然而，要實現這一點，還需要持續開發強大的新型量子光電路，研發能夠安全地處理每天生成大量信息的電路。南加州大學莫克家族化學工程和材料科學系的研究人員在這方面取得了突破。他們採用了世界上第一個光子量子光學電路的方法，這也預示著安全通信和量子計算的新未來。<br />
在傳統電路中，電子的定向移動形成了電流。而光量子電路使用光源是按需生成單個光粒子或光子，一次一個，充當量子比特。這些光源是納米大小的半導體「量子點」集合，由數萬到一百萬個原子組成，其尺寸不到頭髮絲直徑的千分之一。<br />
目前它們是最通用的按需單光子發生器。這些單光子源需要有規律地排列在半導體晶元上。然後，必須向引導方向釋放波長几乎相同的光子。這樣它們才能與其他光子和粒子形成相互作用，從而傳輸和處理信息。<br />
然而這種電路的發展還存在重大挑戰。例如，在當前的製造技術中，量子點具有不同的尺寸和形狀，釋放的光子沒有均勻的波長。另外它們在晶元上組裝的位置也是隨機的，所以不適合用於光電路的開發。