用純光制造量子邏輯門(mén)的研究獲進(jìn)展

　　加拿大物理學(xué)家在利用純光打造量子計算機基礎元件——邏輯門(mén)的研究工作中取得進(jìn)展，成功通過(guò)單光子對其他光束施加影響。相關(guān)論文發(fā)表在最新一期《自然·物理學(xué)》上。

　　邏輯門(mén)對輸入數據進(jìn)行運算創(chuàng )建新的輸出。在傳統計算機中，邏輯門(mén)采用二極管或晶體管的形式。但量子計算機組件由單個(gè)原子和亞原子粒子制成。根據量子理論，信息處理將通過(guò)粒子之間的相互作用完成。

　　光子在量子計算中具有很多優(yōu)點(diǎn)，但要讓其以有用的方式彼此作用卻是個(gè)老大難問(wèn)題。多倫多大學(xué)的最新研究成果則展示了如何創(chuàng )建這樣的交互作用。

　　多倫多大學(xué)量子信息和量子計算中心研究員、加拿大先進(jìn)技術(shù)研究院資深研究員埃弗賴(lài)姆·斯坦伯格表示，新研究展現了單光子對另外光束的影響。光束在一般情況下可互不影響地彼此穿過(guò)，要打造光量子計算機，光束就必須相互“交談”，但之前還沒(méi)有使用單光子實(shí)現過(guò)。

　　研究人員首先將一個(gè)單光子打在已冷卻到高于絕對零度百萬(wàn)分之一度的銣原子上。光子于是和原子發(fā)生“糾纏”，影響銣原子與一道單獨光束相互作用的方式。光子改變了原子的折射率，從而引起光束發(fā)生很小但又可測量的“相移”。

　　這一過(guò)程可用作全光量子邏輯門(mén)，實(shí)現輸入、信息處理和輸出。斯坦伯格表示，量子邏輯門(mén)是該項研究進(jìn)展最顯著(zhù)的應用，能夠觀(guān)察到這些相互作用使光學(xué)研究領(lǐng)域又翻開(kāi)了新的一頁(yè)。