科學(xué)家們通過(guò)基于光子探測(cè)器的方法在量子光學(xué)領(lǐng)域取得了突破，為改進(jìn)量子計(jì)算鋪平了道路。

帕德博恩大學(xué)的科學(xué)家們使用了一種新方法來(lái)確定光學(xué)量子態(tài)的特征。他們首次使用某些光子探測(cè)器(可以探測(cè)單個(gè)光粒子的設(shè)備)進(jìn)行所謂的零差探測(cè)。光學(xué)量子態(tài)的特征使該方法成為量子信息處理的重要工具。例如，精確了解特征對(duì)于在量子計(jì)算機(jī)中使用非常重要。這些結(jié)果現(xiàn)已發(fā)表在專(zhuān)業(yè)期刊《光學(xué)量子》(Optica Quantum)上。

零差檢測(cè)的進(jìn)步

物理系帕德博恩介觀量子光學(xué)工作組的Timon Schapeler解釋道：“零差探測(cè)是量子光學(xué)中經(jīng)常使用的一種方法，用于研究光學(xué)量子態(tài)的波狀性質(zhì)”。他與Maximilian Protte博士一起使用這種方法研究了光學(xué)量子態(tài)的連續(xù)變量。這涉及光波的變量特性。例如，這些可以是振幅或相位，即波的振蕩行為，這對(duì)于光的定向操縱等來(lái)說(shuō)非常重要。

物理學(xué)家首次使用超導(dǎo)納米線單光子探測(cè)器進(jìn)行測(cè)量，這是目前光子計(jì)數(shù)最快的設(shè)備。兩位科學(xué)家通過(guò)特殊的實(shí)驗(yàn)裝置表明，帶有超導(dǎo)單光子探測(cè)器的零差探測(cè)器對(duì)輸入光子通量具有線性響應(yīng)。換句話說(shuō)，這意味著測(cè)量的信號(hào)與輸入信號(hào)成正比。

增強(qiáng)量子信息處理

Schapeler說(shuō)：“原則上，超導(dǎo)單光子探測(cè)器的集成在連續(xù)變量領(lǐng)域帶來(lái)了許多優(yōu)勢(shì)，尤其是內(nèi)在相位穩(wěn)定性。這些系統(tǒng)還具有幾乎100%的芯片檢測(cè)效率。這意味著在檢測(cè)過(guò)程中沒(méi)有粒子丟失。我們的研究結(jié)果可以促進(jìn)高效零差探測(cè)器與單光子敏感探測(cè)器的發(fā)展。”

使用連續(xù)的光變量在量子信息處理中開(kāi)辟了新的、令人興奮的可能性，超越了量子計(jì)算機(jī)的常用計(jì)算單元——量子比特。

審核編輯 黃宇