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cyqdesign 2023-04-06 23:43

量子光子學新突破有望開啟光學電路新時代

現(xiàn)代生活中，我們是用“芯片”上的電路供電，“芯片”是支撐計算機、手機、互聯(lián)網(wǎng)等應用的半導體芯片。預計到2025年，人類將創(chuàng)造175澤字節(jié)（175萬億千兆字節(jié)）的新數(shù)據(jù)。但是當前計算機的能力有限，如何確保這些高容量敏感數(shù)據(jù)的安全性？如何利用這些數(shù)據(jù)來解決一些重大挑戰(zhàn)？包括隱私、安全、氣候變化等問題。 Lg53 Ms%  
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新興的量子通信和量子計算技術是一種有前景的解決方案。然而，要實現(xiàn)這一點，還需要持續(xù)開發(fā)強大的新型量子光電路，研發(fā)能夠安全地處理每天生成大量信息的電路。南加州大學莫克家族化學工程和材料科學系的研究人員在這方面取得了突破。他們采用了世界上第一個光子量子光學電路的方法，這也預示著安全通信和量子計算的新未來。 lKSI5d  
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在傳統(tǒng)電路中，電子的定向移動形成了電流。而光量子電路使用光源是按需生成單個光粒子或光子，一次一個，充當量子比特。這些光源是納米大小的半導體“量子點”集合，由數(shù)萬到一百萬個原子組成，其尺寸不到頭發(fā)絲直徑的千分之一。 ;]e"bX  
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目前它們是最通用的按需單光子發(fā)生器。這些單光子源需要有規(guī)律地排列在半導體芯片上。然后，必須向引導方向釋放波長幾乎相同的光子。這樣它們才能與其他光子和粒子形成相互作用，從而傳輸和處理信息。 ]5L3[A4Vu  
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然而這種電路的發(fā)展還存在重大挑戰(zhàn)。例如，在當前的制造技術中，量子點具有不同的尺寸和形狀，釋放的光子沒有均勻的波長。另外它們在芯片上組裝的位置也是隨機的，所以不適合用于光電路的開發(fā)。 Y`Rf