【光子對量子採取步行】

江南布衣

【光子對量子採取步行】

 

 

 

扇形展開：兩個光子的量子採取步行

一種新的光學芯片，它允許對量子光子採取步行已推出的一個國際研究小組的物理學家。

 

這種微小的器件包含一個數組 21光波導耦合，可以提供更大的洞察到量子干涉。

 

進一步在未來，這項技術可以找到使用量子計算機。

 

走路是一個量子變異熟悉的經典隨機漫步 - 但涉及量子粒子，如光子，電子或原子。

 

一個粒子進入分光鏡，例如，有50％的機會要么轉向左邊或右邊。

 

如果它是一個經典粒子，將毫不含糊地吃一兩個路徑。

 

然而一個量子粒子，被放置在一個疊加的兩個路徑，直到測量。

 

如果每兩個路徑導致兩個多光束分離器，則粒子在疊加四條路徑等。

 

如果粒子路徑都非常接近，疊加將相互重疊和干擾所產生的影響將有一個最終的量子粒子的位置。

 

 

搜索與量子散步

這種量子散步可用於量子計算的搜索算法。

 

在這些原則上可以解決某些問題，在N1 / 2 步驟 - 而傳統計算機需要N步。

 

但是，維持的量子性質的粒子，因為它使大量的實驗步驟仍然是一個重大的挑戰。

 

現在，傑瑞米奧布萊恩及其同事在英國的布里斯托爾大學，Tohuku大學在日本，以色列魏茨曼研究所和荷蘭 Twente大學在量子各界表現出兩個相同的光子在平行陣列波導 21μm長各約 700 。

 

個人波導相距約 2.8微米，這意味著光可洩漏路徑之間 -

 

把一個單光子疊加成兩條路徑。

 

更為關鍵的，波導足夠接近在一起，使量子干涉疊加態之間的不同。

 

一個關鍵的挑戰作出的芯片，根據奧布萊恩，是如何使光流入和流出的波導 -

 

這是如此接近，以致他們不能裝有光子探測器或光纖。

 

 

如何彎曲光？

建立連接，個人波導必須散開到分離的至少125微米（見圖片）。

 

折彎必須非常輕柔，以確保光線反射在牆上，而不是逃避波導到他們。

 

事實上，傳統的波導（二氧化矽核心身著矽）將不得不在數米長的道路，以獨立的125微米 -

 

不是非常有用的用於製造微型芯片。

 

該小組得到了解決此問題，通過使從氮氧化矽的波導。

 

其結果是更高的折射率對比芯和包層，它允許更嚴重的彎曲和設備，只有幾個毫米長。

 

為了測試設備，團隊注入對相同的兩個相鄰的波導光子，然後凝望著，看從哪個波導對將出現。

 

因為使用了兩個光子的量子步行從一個光子是不可區分的結果預期，如果光線被視為經典波。

 

 

合適的延遲

當兩個完全相同的光子輸入數組的同時，量子干涉要求光子不能採取某些路徑。

 

結果是一個量子特徵模式走看到奧布萊恩和同事。

 

研究小組隨後抑制通過引入量子干涉一個合適的兩個光子之間的延遲。

 

在這種情況下，研究人員看到了從古典圖案預期干擾光線。

 

該小組目前計劃看量子走有三個或更多的光子。

 

每次我們增加一個光子，這一問題的複雜性，我們能夠解決成倍增加，因此，如果一個光子量子步行有10個結果，雙光子系統能夠提供100成果和三光子系統 1000解決方案等等，奧布萊恩解釋。

 

 

關於作者

麥約翰斯頓 是編輯， physicsworld.com

 

引用：http://physicsworld.com/cws/article/news/43765