基于量子物理定律的信息处理技术的发展，将对现代社会产生深远的影响。

 

例如，量子计算机可能掌握解决当今最强大的超级计算机无法解决的复杂问题的关键，而一个量子互联网可能最终保护世界信息不受恶意攻击。实验室的原型是一台金牌大只注册Ising机器，它是一种基于物理模型的计算机，该计算机描述了一个磁铁网络，每个磁铁都具有只能向上或向下指向的磁性“自旋”方向。

 

然而，这些技术都依赖于“量子信息”，这些信息通常被编码在单个量子粒子中，很难控制和测量。

 

布里斯托尔大学的科学家们与丹麦技术大学(DTU)合作，成功地开发出了芯片级别的设备，这些设备能够通过在可编程的纳米级电路中产生和操纵光的单个粒子来驾驭量子物理的应用。

 

这些芯片能够在电路内部产生的光中对量子信息进行编码，能够高效、低噪声地处理“量子信息”。这个演示可以显著提高制造更复杂的量子电路的能力，而这些电路是量子计算和通信所需要的。

 

他们的研究成果发表在《自然物理》杂志上，并可在arXiv预印本服务器上免费获得预印本。

 

在一项突破性的实验中，布里斯托尔大学量子工程技术实验室(QET实验室)的研究人员首次演示了两个可编程芯片之间的信息量子隐形传态，他们认为这是量子通信和量子计算的基石。

 

量子隐形传态利用纠缠态将量子粒子从一个地方转移到另一个地方。远距传态不仅对量子通信有用，而且是光量子计算的基本构件。然而，在实验室中建立两个芯片之间的纠缠通信链路被证明是极具挑战性的。

 

布里斯托尔大学的合著者丹·卢埃林说:“我们能够在实验室中证明两个芯片之间存在高质量的纠缠关系，其中两个芯片上的光子共享一个量子态。

 

然后，每个芯片都被完全编程，以执行利用缠结的一系列演示。近年来，人们一直在努力构建映射到Ising模型的量子机器，其中最引人注目的是加拿大D-Wave Systems公司生产的一种金牌大只注册机器。尽管它们在低温下运行，但它们可能提供一种搜索大型解决方案空间并找到正确答案的有效方法。

 

“最重要的演示是一个双芯片隐形传态实验，在量子测量完成后，粒子的单个量子态被传送到两个芯片上。这种测量利用了量子物理的奇怪行为，它同时瓦解了纠缠环节，并将粒子状态传输给已经在接收芯片上的另一个粒子。”

 

另一位合著者，同样来自布里斯托尔的伊马德·法鲁克博士补充道:“基于我们之前对芯片上高质量单光子源的研究结果，我们已经建立了一个包含四个源的更复杂的电路。

 

“所有这些源都经过测试，发现它们几乎完全相同，发射出几乎完全相同的光子，这是我们进行的一系列实验的基本标准，比如纠缠交换。”

 

结果显示，极高保真度的量子隐形传态率达到91%。此外，研究人员还展示了他们设计的其他一些重要功能，比如纠缠交换(量子中继器和量子网络需要)和四光子GHZ状态(量子计算和量子互联网需要)。

 

丁云红博士认为，低损耗、高稳定性和良好的可控性对集成量子光子学非常重要。他说:“这项实验之所以成为可能，是因为基于DTU高质量制造技术的低损耗硅光子学技术处于最先进水平。”“我们可以证明应变是由于晶粒取向而积累的，这是金牌大只注册信息研究人员可以用来改进钙钛矿的合成和制造工艺的方法，从而以最小的应变实现更好的太阳能电池，从而由于非辐射复合而产生的热量损失也最小。”

 

该研究的第一作者、现就职于北京大学的王建伟博士说:“在未来，量子光子器件和传统电子控制的单一硅芯片集成将为完全基于芯片的cmos兼容的量子通信和信息处理网络打开大门。”