荷蘭開發出可“雕刻”單光子奈米裝置
- 發佈時間：2014-12-17 01:30:58 來源：科技日報 責任編輯：羅伯特
科技日報訊 （記者陳丹）未來以量子電腦構建的網路理論上擁有現有電腦無法比擬的保密能力和運算速度，但開發量子網路的關鍵是要能夠按需産生編碼資訊的單個光子。現在，荷蘭埃因霍芬理工大學教授安德烈·菲奧爾的團隊開發出一種奈米級裝置，可以通過“雕刻”單個光子的形狀，釋放出具有精確形狀的單個光子。這項發表在《自然·通訊》雜誌上的最新成果朝著構建安全的量子網路邁出了重要一步。
光子的形狀是由它所攜帶的能量如何平穩釋放來決定的。儘管這個過程只有十億分之一秒，但由於大部分能量都是在過程的一開始被釋放出來，剩餘的則在後面形成一個拖尾，因此光子的形狀是不勻稱的。
原子會自然散發出單個光子，但這些光子的形狀都不夠精確。菲奧爾和他的同事發現，可以使用量子點來産生形狀受控的光子。這個量子點其實是一塊半導體材料，當受激時會發射單個光子。
據英國《衛報》網站12月16日（北京時間）報道，為了“雕刻”這些光子，研究人員將量子點置於一個光子晶體內，讓這個光子晶體充當過濾器。量子點光子的能量如何釋放決定了發射出的光子的形狀，而能量釋放可以通過施加電壓來控制，這就迫使光以穩定的步伐散發出來。
並未參與這項研究的倫敦帝國學院教授克裏斯·菲利普斯説：“這是朝著能夠按需製造單個光子邁出的重要一步。”
菲奧爾表示：“這些奈米結構可以被整合到設備和晶片中。它為在量子晶片之間有效地交換光子開闢了可能性，有望應用於未來的量子網路。”
“這是非常不錯的支柱性技術。”牛津大學教授伊恩·沃姆斯利説，“量子網際網路具有現實可能性，但它並不會馬上就出現。”
為了推動量子技術的發展，英國于11月宣佈投資1.2億英鎊，創立4個量子技術中心，分別由伯明翰大學、格拉斯哥大學、牛津大學和約克大學領銜，它們將關注量子技術的不同應用領域。
總編輯圈點
一滴水，一粒光，可以圓，可以尖。“圓”光子和圓水滴不是一回事，但製造的方法差不多：讓它釋放得慢一點，穩一點。將來，標準形狀的光子將背著資訊，在量子電路裏馳騁、交換。也許三十年後，也許不到二十年，我們就能擁有成熟的量子電路。一個小晶片的速度將快過“天河二號”，能耗卻比一個小燈泡低，那將是幾百年電腦器史的終點。
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