麻省理工开发出一种新型量子光源

劉师傅

麻省理工学院的科学家们开发了一种新型的量子光源设备，可以发射单光子流，为光学量子计算机提供基础。

研究人员使用一种被广泛研究的新型材料作为光源，该材料被认为是未来太阳能光伏发电的潜在选择。研究人员证明这种材料的纳米颗粒可以发射出具有相同特性的单光子流。
这项工作对于光学量子计算机和量子隐形传态设备的发展具有重要意义。通过使用这种新型光源，科学家们可以用更简单、更便宜的设备构建量子计算机，而不需要复杂昂贵的控制和数据输入/输出设备。研究结果发表在最近的《自然光子学》杂志上。

科学家们使用铅盐石钙钛矿纳米颗粒作为光源。这种纳米颗粒具有较快的低温辐射速率，可以快速发射光子，并且输出的光子具有明确定义的波函数。通过测试这些光子的干涉效应，科学家们证明它们具有不可区分的特性，这是许多基于量子技术的关键要素。
如图所示显微图像显示绿色钙钛矿纳米晶体。左边，200纳米区域散布着数千个纳米晶体。右侧5纳米区域为一个纳米晶体的特写，其形状像正方形，表面呈网格状。显微成像显示钙钛矿纳米晶体的尺寸均匀性。

与其他材料相比，铅盐石钙钛矿纳米颗粒具有更好的可扩展性。它们可以大规模制造，并且可以集成到设备中进行进一步改进。
这项研究是一个重要的基础研究发现，展示了这种新型材料的潜力。科学家们希望这项工作能够激发人们进一步研究如何提高这些材料在各种设备中的性能。通过将这些光源集成到光学腔等反射系统中，不必使用非常昂贵奇特的光学器件与设备就可以制作出类似量子位的光子，科学家们相信将可以为光学量子计算机提供坚实的基础。

光学量子计算机（optical quantum computer）是一种使用光子（光粒子）而不是传统的电子来进行计算和信息处理的新型计算机。它利用量子力学的性质，如叠加和纠缠，来进行复杂的并行计算。
在光学量子计算机中，光子被用作量子位（类似于传统计算机中的比特）。与传统计算机中只能表示0或1的比特不同，光子的量子位可以同时表示0和1，这就是所谓的叠加。通过将多个光子纠缠在一起，它们之间的状态会相互关联，一种改变会立即影响到其他光子，这就是所谓的纠缠。这种纠缠关系可以在计算中实现高度的并行性和复杂性。

光学量子计算机的优势在于光子的高速度和稳定性。光子可以以光速传播，因此信息传输速度非常快。此外，光子与外界环境的相互作用较弱，使得光学量子计算机更不容易受到噪声和干扰的影响，提高了计算的精确性和可靠性。
光学量子计算机还具有潜在的巨大计算能力。通过利用光子的量子特性，它可以在处理大规模问题时进行高效的并行计算，从而在某些特定任务上实现远超传统计算机的计算速度。
随着技术的不断进步，光学量子计算机有望成为未来计算和信息处理领域的重要工具，带来革命性的进展和应用。科学家们认为该研究成果有效地创建量子光子将可为光学量子计算机提供重要基础。

来源：http://www.yidianzixun.com/article/0pGD58WK
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