基于量子糾纏現(xiàn)象實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離瞬間通信的芯片

布里斯托大學(xué)研究人員開(kāi)發(fā)的一款芯片，能在電路中生成光粒子，利用量子糾纏現(xiàn)象實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離瞬間通信。

量子芯片渲染圖

英國(guó)和丹麥科學(xué)家稱(chēng)，他們首次實(shí)現(xiàn)了信息在兩個(gè)計(jì)算機(jī)芯片之間的“瞬間傳輸”，此舉可能催生更安全的“量子網(wǎng)絡(luò)”。

英國(guó)布里斯托大學(xué)和丹麥技術(shù)大學(xué)的專(zhuān)家，首次利用被稱(chēng)作“量子糾纏”的物理現(xiàn)象，實(shí)現(xiàn)“瞬間發(fā)送數(shù)據(jù)”。

計(jì)算機(jī)芯片不需要電氣或物理連接即可傳輸信息，因?yàn)榱孔蛹m纏使微粒能瞬間通過(guò)很遠(yuǎn)的距離進(jìn)行通信。

布里斯托爾大學(xué)研究人員稱(chēng)，這一技術(shù)在量子計(jì)算和網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域有廣泛用途，因?yàn)楦淖円粋€(gè)微粒的狀態(tài)，另一個(gè)微粒的狀態(tài)也會(huì)自動(dòng)發(fā)生改變。

兩所大學(xué)的聯(lián)合研究團(tuán)隊(duì)稱(chēng)，他們的研究可能為量子互聯(lián)網(wǎng)鋪平道路，“將能夠保護(hù)信息不會(huì)受到惡意攻擊”。

研究人員在芯片內(nèi)制造的經(jīng)過(guò)特別設(shè)計(jì)的可編程電路，能夠產(chǎn)生光粒子。

這些微粒利用量子糾纏現(xiàn)象，能夠在不同芯片之間“瞬間傳輸”，實(shí)現(xiàn)即時(shí)通信。

在使光粒子在經(jīng)過(guò)專(zhuān)門(mén)編程的計(jì)算機(jī)芯片之間傳輸信息方面，該研究團(tuán)隊(duì)獲得了91%的成功率。

這項(xiàng)研究論文共同作者丹·盧埃林（Dan Llewellyn）說(shuō)，“在實(shí)驗(yàn)室的兩個(gè)芯片之間，我們能夠演示高品質(zhì)的糾纏鏈接?！?/p>

他表示，這項(xiàng)新研究相當(dāng)重要，因?yàn)榱孔佑?jì)算機(jī)、量子互聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)依賴(lài)于“量子信息”。

盧埃林稱(chēng)，“信息編碼在單個(gè)微粒對(duì)中，難以控制和測(cè)量”。

布里斯托大學(xué)研究人員能夠利用量子糾纏現(xiàn)象將不同芯片連接在一起，他們能夠操控一個(gè)粒子，引發(fā)粒子對(duì)中位于其他芯片中的另外一個(gè)粒子發(fā)生變化

盧埃林及其團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)的設(shè)備，能夠在可編程電路中產(chǎn)生和操控單個(gè)微粒對(duì)。

他們開(kāi)發(fā)的芯片，能夠把量子信息編碼在電路產(chǎn)生的光中，然后它們就能高效地處理信息了。

研究團(tuán)隊(duì)稱(chēng)，信息瞬間傳輸不僅可以用于量子通信，還是量子計(jì)算的基礎(chǔ)。

他們?cè)谝环萋暶髦姓f(shuō)，“但是，在實(shí)驗(yàn)室的兩個(gè)芯片之間利用量子糾纏現(xiàn)象建立通信鏈路，被證明極具挑戰(zhàn)性?！?/p>

不過(guò)他們表示，他們的新工藝可以生產(chǎn)出更高質(zhì)量、更快的量子電路，是迄今為止最高效的工藝之一。

他們還展示了電路的其他功能，例如“交換”——量子網(wǎng)絡(luò)正常運(yùn)行所需要的一個(gè)過(guò)程。

研究團(tuán)隊(duì)也展示了與光子狀態(tài)有關(guān)的一種過(guò)程——是開(kāi)發(fā)量子互聯(lián)網(wǎng)和量子計(jì)算機(jī)所需要的。

盧埃林說(shuō)，對(duì)于開(kāi)發(fā)“量子計(jì)算和通信所需要的更復(fù)雜量子電路”而言，這是重要的一步。

這項(xiàng)研究的第一作者王建偉（Jianwei Wang，音譯）博士表示：“量子光子器件和經(jīng)典電子控制系統(tǒng)的結(jié)合，將為完全基于芯片的CMOS兼容量子通信與信息處理網(wǎng)絡(luò)打開(kāi)大門(mén)?！?/p>

這項(xiàng)研究的論文發(fā)表在《自然物理學(xué)》期刊上。