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光纤适合量子计算时代

科学知识 2025-09-01 7039

摘要:物理学家已经开发了新一代的特种光纤,以应对预期在量子计算的未来时代会出现的数据传输的挑战。...

英国巴斯大学的物理学家已经开发了新一代的特种光纤,以应对未来量子计算时代预计会出现的数据传输的挑战。

光纤适合量子计算时代

量子技术有望提供无与伦比的计算能力,从而使我们能够解决复杂的逻辑问题,开发新药物并为安全通信提供坚不可摧的加密技术。但是,由于其光纤的固体核心,如今用于在全球传输信息的电缆网络可能是量子通信的最佳选择。

与常规的光纤不同,在浴缸上制造的特色纤维具有微结构的芯,由沿整个纤维的整个长度延伸的复杂的空气口袋组成。

“当今我们电信网络的主动性传统光纤以完全受硅胶玻璃损失支配的波长传输灯。但是,这些波长与单光子源,Qubits,Qubits,Qubits,Qubits,qubits sigestime of-Active Optical Components的操作波长不兼容。 Bath物理学系的Kristina Rusimova博士说。

Rusimova博士和她的同事描述了Bath制作的最先进的纤维,以及量子计算新兴领域的其他最新和未来的发展,今天在今天发表的学术论文中发表了应用物理字母量子。

该论文的主要高级作者Rusimova博士(称为视角)补充说:“光纤设计和制造是Bath大学物理研究系的最前沿,我们正在牢记量子计算机开发的光纤正在为明天的数据传输需求奠定了基础。”

量子纠缠

光是量子计算的有前途的媒介。光子的单个颗粒称为光子,具有一些可以通过量子技术来利用的独特量子特性。

一个这样的例子是量子纠缠,其中两个光子被大距离隔开,不仅可以彼此掌握信息,还可以立即影响彼此的特性。与古典计算机的二进制位(一个或零)不同,实际上可以同时存在成对的纠缠光子,因为一个和零是同时释放了巨大的计算能力。

卡梅隆·麦克加里(Cameron McGarry)博士直到最近是巴斯(Bath)的物理学家,也是该论文的第一作者:“量子互联网是兑现这种新兴量子技术的巨大承诺的重要组成部分。

“就像现有的互联网一样,量子互联网将依靠光纤从节点传递到节点。这些光纤可能与当前使用的光纤有很大不同,并且需要不同的支持技术才有用。”

从他们的角度来看,研究人员从光纤技术的角度讨论了量子互联网的相关挑战,并提出了一系列潜在的解决方案,以延伸强大的,广泛的量子网络的可扩展性。

这涵盖了将用于远程通信的纤维,以及将允许直接集成到网络中的量子中继器的特色纤维,以扩大该技术可以运行的距离。

除了连接节点

他们还描述了专业光纤如何通过将网络的节点连接起来,以通过充当纠缠单光子,量子波长转换器,低损耗开关或量子记忆的容器来实现节点本身的量子计算。

麦克加里博士说:“与标准用于电信的光纤不同,在浴室通常制造的特色纤维具有微型结构芯,由沿整个纤维长度延伸的复杂的空气口袋组成。

“这些空气口袋的模式使研究人员能够操纵光纤内部的光的特性,并创建纠缠的光子对,更改光子的颜色,甚至诱捕纤维内的单个原子。”

物理学部的博士后研究员Kerrianne Harrington博士说:“世界各地的研究人员正在以行业感兴趣的微结构光纤的能力方面的快速而令人兴奋的进步。”

“我们的观点描述了这些新型纤维的激动人心的进步以及它们如何对未来的量子技术有益。”

BATH的EPSRC量子职业加速研究员Alex Davis博士补充说:“正是纤维紧紧限制光线并在长途运输的能力使其有用。

“除了产生纠缠的光子外,这还使我们能够在量子计算,精确传感和不可静止的消息加密中生成更外来的量子状态。”

量子优势 - 量子设备比常规计算机更有效地执行任务的能力 - 尚未得到最终证明。从该角度来看,发现的技术挑战很可能开放了量子研究的新途径,并使我们更接近实现这一重要里程碑。预计在浴室制造的光纤有助于为明天的量子计算机奠定基础。

BATH的研究人员团队还包括高级讲师Peter Mosely博士。

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