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新型谐振器能高效生成纠缠量子对,为构建超安全通信网络奠定基础

时间:2024-07-17 09:06:17

据《先进光子学》杂志上发表的一项新研究,来自法国纳米科学和纳米技术中心、巴黎电信公司和意法半导体公司的研究人员,开发出一种面积小于0.05平方毫米的硅基微谐振器。该谐振器能产生70多个不同的频率通道,且通道间隔为21GHz。研究人员表示,这是集成光子学领域取得的重要进展,不仅有望推动量子计算的发展,而且还为超安全通信网络奠定了基础。

1.jpg硅基微谐振器(左,扫描电子显微图像)为21GHz频率间隔纠缠光子对提供参数宽带源,以实现频率编码的大规模量子网络。 图片来源:《先进光子学》杂志

 

集成光子学利用光子来处理和传输信息,是光通信领域的一项创新技术。由于其可扩展性和与现有电信基础设施的兼容性,集成光子学长期以来一直在量子应用领域占据重要地位。
 
新的环形谐振器可高效生成易于操纵的频率间隔纠缠量子对,这些量子对是构建量子网络的关键组件。该研究关键创新在于,能利用这些窄频率间隔来创建和控制量子状态。具体而言,仅需使用3个标准电光器件,就能并行和独立控制34个单量子比特门。使用集成环形谐振器,研究人员通过自发四波混合的过程成功产生了频率纠缠状态。这项技术允许量子相互作用并纠缠,而这是构建量子电路不可或缺的。
 
为了验证他们的方法,研究人员对不同频率区间的17对最大纠缠量子比特进行了量子状态断层扫描,证实了量子态的保真度和相干性。这是迈向实用量子计算的重要一步。
 
研究人员还建立了第一个频域全连通的5用户量子网络。这项研究不仅彰显了硅光子学在推进量子技术方面的潜力,还为量子计算和安全通信的未来应用铺平了道路。随着技术不断进步,这些集成光电子平台有望彻底改变依赖安全数据传输的行业,提供前所未有的计算能力和数据安全水平。


  来源:科技日报  
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