科学家观测到的双光子量子漫步现象

综合英美媒体9月18日报道，由英国布里斯托尔大学领导的国际研究小组日前成功研制出速度更快、信息存储量更大的光粒子（以下简称光子）芯片，为量子计算开辟了新道路。科学家相信，人类有望在10年内制造出量子计算机，实现传统计算机无法完成的复杂运算。

***为量子计算机开辟新道路

量子计算机是一种全新的基于量子理论的计算机。不同于使用二进制或三极管的传统计算机，量子计算机应用的是量子比特，可以同时处在多个状态，而非像传统计算机那样只能处于0或1的二进制状态。鉴于这种特性，量子计算机可存储和处理的信息是传统计算机不可企及的。

布里斯托尔大学量子光学中心主任杰里米?奥布莱恩教授说：“过去科学界普遍认为，量子计算无法在25 年内实现，但现在我们相信，利用新的光子芯片技术，超越传统计算机的量子计算机10 年之内就可能诞生。”

  一便士（左）和光子芯片对比图

*** 首次实现双光子的量子漫步

奥布莱恩教授介绍称，在实验中，研究者成功让两个完全相同的光子“走”过一个硅芯片上的电路网，从而完成了一种被称为量子漫步（Quantum Walk）的物理过程。之前已有研究人员搞过单光子的量子漫步，此次双光子的量子漫步则是首次实现和被观测到。接下来，科学家还要在这种光子芯片上进行三光子甚至多光子的量子漫步。

“从单光子到双光子并不是简单的跨越，要实现光子间的这种相互作用，必须保证这两个光子在所有方面完全相同。通过操纵双光子系统，计算能力将得到指数级提高，”奥布莱恩教授说道。

***能解决“不计其数”的难题

“这项技术开辟了量子信息科学的一个新领域，为实现量子计算铺平了道路，而量子计算的实现将帮助我们理解最为复杂的科学问题。”

虽然前路艰难，但这一研究未来极有可能带来一系列重大科学突破——如果说单光子的量子漫步能产生10项突破，那么双光子的量子漫步就能有100项，三光子就能有1000项，更多光子的量子漫步所能为人类解决的难题是难以估计的。

***亦可用于更多领域

“我们的技术不仅能帮助人们更好地理解这些重要的物理现象，还能应用在高效太阳能电池、超高速搜索引擎、高科技材料和新药开发等领域。基于多光子量子漫步的量子计算机则可用来模拟诸如超导、光合作用等由量子力学规律主导的复杂现象，”奥尔布莱恩教授说。

现在，这个由布里斯托尔大学、日本东北大学、以色列魏茨曼科学研究所和荷兰屯特大学的科学家组成的国际研究小组将利用光子芯片来进行量子力学模拟，并准备通过增加光子数和增大芯片尺寸等手段来完成更复杂的实验。

（来源：中国日报网 梁杉 编辑：刘纯萍）