新量子技术中光源的突破

晓说

上图描绘了单光子炮。一个量子点（黄色符号表示）在某一时间发射一个光子（红色波组表示）。 电子电路是基于电子，但是未来量子电路中最具有前景的一个技术是光子电路，即电路是基于光子而非电子。首先，能创造一束单光子流并控制其方向是很有必要的。全世界的研究人员已经做了各种努力去实现控制，但是目前尼尔斯波尔研究所的科学家已经成功实现在某一特定时间某一特定方向上建造了一束稳定发射的光子流。这个突破性的工作已经发表在科学杂志物理评论快报上。 光子和电子在量子水平上行为差异巨大。在原子世界中量子是最小的单元，光子是光和电的最小单元。电子被称为费密子能轻松地单独流动，然而光子是波色子更倾向于聚集。但是由于基于光子的量子交流信息时存在于单个光子中，所以在某一时间实现单个传输时非常有必要的。 哥本哈根大学尼尔斯波尔研究所量子光子团队负责人教授Peter Lodahl解释道：“所以你需要从一个费密子系统中发射光子，我们正是通过建立极强的光与物质相互作用来实现。” 光子卡农炮 研究人员已经将一种单光子炮集成在一个光学芯片上，光学芯片包含有一个宽10微米（一微米等于一米的千分之一）和厚160[color=rgb(68, 68, 68) !important]纳米（一纳米等于一微米的一千分之一）的光子晶体。嵌入到芯片中心的是一个光源，俗称量子点。 尼尔斯波尔研究所量子光子团队副教授Søren Stobbe解释道：“我们接下来做的是将激光照在量子点上，这些地方原子中有电子围绕原子核。激光激发了电子，电子从一个轨道跳到另一个轨道，因而同时发射出光子。一般来说，光在各个方向发生散射，但是我们设计了光子芯片，光子芯片中所有的光子只能通过一个通道传送。“ Peter Lodahl and Søren Stobbe解释它不仅能起到作用，而且特别有效。我们可以控制光子并且在我们希望的方向来传送它，成功率达到98.4%。在光与物质相互作用中这是最大的控制，并且有一个令人惊奇的潜在应用。他们表明这种单光子炮在研究领域已经长期被寻找，开启了基础研究和新技术的一个新的机会。 这两个研究者在为他们的工作申请专利，并且有一个特殊的目标，即发展一个高效单光源标准，它可以用来加密或者计算复杂的量子机械问题，总体来讲，对于未来的量子技术它是一个基本的构筑单元。在未来的量子技术中有望引导新的方法去编码不可破解的信息，并且实施复杂的平行计算。