光學(xué)計(jì)算的未來：一種新的可編程電路方法

蘇格蘭愛丁堡赫瑞瓦特大學(xué)的科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)了一種強(qiáng)大的新方法來編程光學(xué)電路，這對(duì)未來技術(shù)的交付至關(guān)重要，例如不可破解的通信網(wǎng)絡(luò)和超快量子計(jì)算機(jī)。 實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家、赫瑞瓦特工程與物理科學(xué)學(xué)院物理學(xué)教授Mehul Malik教授解釋道：“光可以攜帶大量信息，用光而不是電計(jì)算的光電路被視為計(jì)算技術(shù)的下一個(gè)重大飛躍。但隨著光電路變得越來越大、越來越復(fù)雜，它們更難控制和制造，這可能會(huì)影響它們的性能。我們的研究展示了一種替代的、更通用的光電路工程方法，使用自然界中自然發(fā)生的過程。”

Mehul Malik教授和他的團(tuán)隊(duì)使用全球廣泛使用的商用光纖進(jìn)行研究，將互聯(lián)網(wǎng)傳輸?shù)轿覀兊募彝ズ推髽I(yè)。這些纖維比人類頭發(fā)的寬度還細(xì)，并使用光來傳輸數(shù)據(jù)。

通過利用光纖內(nèi)部光的自然散射行為，他們發(fā)現(xiàn)他們可以以高精度的方式對(duì)光纖內(nèi)部的光電路進(jìn)行編程。 這項(xiàng)研究今天發(fā)表在《自然物理學(xué)》雜志上。 Malik教授解釋說：“當(dāng)光進(jìn)入光纖時(shí)，它會(huì)以復(fù)雜的方式散射和混合，通過學(xué)習(xí)這個(gè)復(fù)雜的過程并精確地塑造進(jìn)入光纖的光，我們找到了一種方法來仔細(xì)設(shè)計(jì)這種疾病內(nèi)部的光電路?！?/p>

光學(xué)電路對(duì)于未來量子技術(shù)的發(fā)展至關(guān)重要，這些技術(shù)是通過與單個(gè)原子或光子（光粒子）一起工作在微觀層面上設(shè)計(jì)的。這些技術(shù)包括具有巨大處理能力的強(qiáng)大量子計(jì)算機(jī)和無法被黑客入侵的量子通信網(wǎng)絡(luò)。 Malik教授解釋說：“例如，在量子通信網(wǎng)絡(luò)的末端需要光電路，這樣信息就可以在長距離傳播后進(jìn)行測量。它們也是量子計(jì)算機(jī)的關(guān)鍵部分，它們用于對(duì)光粒子進(jìn)行復(fù)雜的計(jì)算?！?量子計(jì)算機(jī)有望在藥物開發(fā)、氣候預(yù)測和太空探索等領(lǐng)域取得重大進(jìn)展。機(jī)器學(xué)習(xí)（人工智能）是另一個(gè)使用光學(xué)電路非?？焖俚靥幚泶罅繑?shù)據(jù)的領(lǐng)域。

Malik教授說，光的力量在于它的多個(gè)維度。

他解釋道：“我們可以在單個(gè)光粒子上編碼大量信息，關(guān)于它的空間結(jié)構(gòu)，關(guān)于它的時(shí)間結(jié)構(gòu)，關(guān)于它的顏色。如果你能同時(shí)使用所有這些屬性進(jìn)行計(jì)算，這將釋放大量的處理能力?！? 研究人員還展示了如何使用他們的可編程光學(xué)電路來操縱量子糾纏，這是一種現(xiàn)象，當(dāng)兩個(gè)或多個(gè)量子粒子（如光子）即使相隔很遠(yuǎn)的距離時(shí)也能保持連接。糾纏在許多量子技術(shù)中起著重要作用，例如糾正量子計(jì)算機(jī)內(nèi)部的錯(cuò)誤并實(shí)現(xiàn)最安全的量子加密類型。 Malik教授及其在赫瑞瓦特大學(xué)超越二進(jìn)制量子信息實(shí)驗(yàn)室的研究團(tuán)隊(duì)與來自瑞典隆德大學(xué)、意大利羅馬薩皮恩扎大學(xué)和荷蘭特溫特大學(xué)等機(jī)構(gòu)的合作學(xué)者進(jìn)行了這項(xiàng)研究。

審核編輯：黃飛