用純光制造量子邏輯門的研究獲進展

　　加拿大物理學家在利用純光打造量子計算機基礎元件——邏輯門的研究工作中取得進展，成功通過單光子對其他光束施加影響。相關論文發表在最新一期《自然·物理學》上。

　　邏輯門對輸入數據進行運算創建新的輸出。在傳統計算機中，邏輯門采用二極管或晶體管的形式。但量子計算機組件由單個原子和亞原子粒子制成。根據量子理論，信息處理將通過粒子之間的相互作用完成。

　　光子在量子計算中具有很多優點，但要讓其以有用的方式彼此作用卻是個老大難問題。多倫多大學的最新研究成果則展示了如何創建這樣的交互作用。

　　多倫多大學量子信息和量子計算中心研究員、加拿大先進技術研究院資深研究員埃弗賴姆·斯坦伯格表示，新研究展現了單光子對另外光束的影響。光束在一般情況下可互不影響地彼此穿過，要打造光量子計算機，光束就必須相互“交談”，但之前還沒有使用單光子實現過。

　　研究人員首先將一個單光子打在已冷卻到高于絕對零度百萬分之一度的銣原子上。光子于是和原子發生“糾纏”，影響銣原子與一道單獨光束相互作用的方式。光子改變了原子的折射率，從而引起光束發生很小但又可測量的“相移”。

　　這一過程可用作全光量子邏輯門，實現輸入、信息處理和輸出。斯坦伯格表示，量子邏輯門是該項研究進展最顯著的應用，能夠觀察到這些相互作用使光學研究領域又翻開了新的一頁。