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量子計算的基石之一 – 雙光子干涉

2011/02/08 | 未分類 |

Original publish date:Nov 16, 2002

編輯 chioufu 報導

兩個毫不相干地單光子能否在相遇時相互溝通呢?Stanford大學的科學家證實了這個可能性。

量子計算在近年來成為熱門的話題,一部份的人投入操控電子spin的研究,而另一部份的人則希望用光學方法來達成。Los Alamos National Laboratory的E.?KNILL等人於2001年提出了由linear optics來進行量子計算的構想,在他的構圖中,兩個最重要的元素就是單光子光源以及雙光子在beam splitter上的干涉,從2000年開始,數個不同的研究小組陸續發表了用single quantum dot當作單光子光源的實驗結果,使得雙光子干涉的實驗成為下一個挑戰。

這個實驗的難度在於兩個干涉的光子需要 “一模一樣 “,他們要有相同的能量以及相同的time duration。在1987年,Hong, Ou 和 Mandel等人第一次觀察到雙光子干涉的實驗結果,他們用parametric down-conversion的機制來產生光源,這個方法的問題之一是效率較低,並且這兩個光子系出同源,並沒有解決兩個毫不相干地光子是否可以干涉的問題。

最近,Stanford大學由Yamamoto教授帶領的研究小組成功的觀察到由兩個原本毫不相干的光子相互干涉的現象,他們利用脈衝雷射激發single quantum dot,可以產生一個接一個的單光子,由於這每一個光子是由不同的exciton所產生的,這確保了他們之間沒有任何關聯性。在second order correlation function的實驗中看到了Mandel dip,進一步證實了古典光學在單光子的實驗中已不再適用。雖然他們還未達到100%的雙光子干涉,但是這已經是相當成功的第一步,這代表了他們有相當好的單光子光源,並且有相當好的操控單光子的技術。他們的下一步,將是往quantum teleportation和quantum logic gates的方向挑戰。

悄悄地,量子計算又向前邁進了一大步。

原始論文:
C. Santori et al, Indistinguishable photons from a single-photon device, Nature, , p594-597 (2002)

參考來源:

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  • [Feb 16, 2006] 量子位元晶片
  • [Jan 30, 2006] 量子計算的新發展-實現多個原子的糾結態
  • [Dec 31, 2001] 量子計算的新里程碑
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