制造用于量子信息处理的多功能硅片 _生活百科

布里斯托大学领导的国际研究团队已经证明，光可以用来实现多功能量子处理器。
这种小尺寸的器件可以作为大量量子信息实验的科学工具，也展示了如何通过大规模制造工艺设计出功能齐全的量子计算机。

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他们通过设计一种硅芯片来实现这一目标，这种芯片可以引导单个光粒子(称为光子，称为光子)位于称为波导的光通道中，以编码称为“量子位”的信息量子位。
作为计算能力的下一步，国际上正在做出越来越多的努力来开发量子计算机，以便增加计算机可以为我们解决的任务类型。
在当今的台式计算机、超级计算机和智能手机中，位以“1”或“0”的形式出现，这是当前社会中使用的所有计算机所基于的基本构造块。
量子计算机基于“量子比特” ，可以是0态和1态的叠加。多个量子比特也可以通过一种叫做量子纠缠的特殊方式连接起来。这两种量子物理性质为量子计算机提供了强大的动力。
挑战之一是使量子计算机处理器可重新编程以执行不同的任务，就像我们今天拥有的计算机可以重新编程以运行不同的应用程序一样。
第二个挑战是如何制造量子计算机，这样它的许多部件就可以以非常高的质量生产，并最终以低成本制造。
布里斯托团队一直在使用硅光子芯片，试图大规模制造量子计算组件。今天的结果发表在《自然光子学》杂志上，证明了在单个集成芯片中完全控制两个量子比特的信息是可能的。这意味着任何可以用两个量子位完成的任务都可以用这个设备来编程和实现。
第一作者强小刚博士在布里斯托大学攻读博士学位时就做了这项工作，现在在中国国防科技大学工作。他说：“我们展示的是一台可编程机器，它可以完成许多不同的任务。
“这是一个非常原始的处理器，因为它只能在两个量子位上工作，这意味着在使用这项技术进行有用的计算之前，还有很长的路要走。
“但令人兴奋的是，可用于制造量子计算机的硅光子的不同特性已经结合在一起，形成了一种装置。
“这太复杂了，无法用以前的方法物理实现。”
集成光子技术始于2008年，这是对越来越多的担忧的回答，即单个反射镜和光学元件太大且不稳定，无法实现将构建量子计算机的大规模复杂电路。
布里斯托大学QET实验室的研究团队成员乔纳森马修斯博士补充说：“我们需要研究如何利用可扩展技术(包括技术)制造量子计算机。我们知道它可以以令人难以置信的精度大规模建造。
【制造用于量子信息处理的多功能硅片】“我们认为硅是实现这一目标的有前途的材料，部分原因是所有的投资都是为了开发用于微电子和光子学的硅。布里斯托研发的设备类型(比如今天介绍的设备)就是量子设备设计水平的例证。
“由于这些设备的复杂性和功能性不断增加，它们正在成为一种独立的研究工具——我们已经使用这种设备，通过近10万种不同的重新编程设置，进行了几项不同的量子信息实验。”