新糾纏光子裝置使量子電腦邁向商業化

在高速運算的時代，光子是主角。但產生光子一直是一個複雜且耗時的過程。

直到現在，加拿大多倫多大學（University of Toronto）Amr Helmy 教授領導的工程師團隊發現了新的解決方案，能夠更容易且快速地產生特殊的光子。

Edward S. Rogers Sr. 電子與計算機工程學系教授 Helmy 表示，「這項研究提供了釋放強大但未充分利用的量子技術的潛力，走出實驗室，進入主流商業世界。」

先進的計算技術如超安全通信系統（ultra-secure communication systems）和光學量子電腦，利用光來快速傳遞資訊。為了讓這些技術能運作，能量的最小單位光子必須與另一個光子緊密結合，稱為糾纏光子對（entangled photon pairs）。

需要使用專門的實驗室中的笨重光學儀器才能產生糾纏光子對。光子在製造時容易受損，且對機械振動非常敏感。這樣的複雜性及相關成本使這項技術難以在辦公室或家裡使用。

Helmy 的團隊提供了一種創新的解決方法。這些工程師們成功設計出一種相當於實驗室設備的新整合儀器，可以利用整合電路來產生糾纏光子對。

最終，整個製造光子的過程可以用單一的晶片來完成。

附圖顯示的半導體晶片示意圖是 Helmy 的研究團隊所設計的整合電路，晶片通過複雜的電路設計從外源（藍色）接收光子。不需要其他電路或元件，兩個光子（紅色及綠色）便糾纏在一起。

由於其他試圖建立的晶片解決方案不允許添加其他元件，Helmy 的研究團隊利用能與其他現有儀器作用的半導體晶片。這使得它有可能將傳統上實驗室需要的所有元件放在同一個晶片上。

多倫多團隊與滑鐵盧大學（University of Waterloo）和奧地利的茵斯布魯克大學（Universität Innsbruck）合作測試了第一代的設備。這項發現近期發表於《物理評論通訊》（Physical Review Letters）。

光學量子計算對未來解決複雜的計算問題很重要，如將複雜的數據排序。光學電腦採用進階的現代演算法，使其速度大幅超越任何傳統電腦。利用這種晶片來產生糾纏光子對是使他們邁向商業化的重要的第一步，也許未來會有小的量子光學配件。

作者：駐加拿大台北經濟文化代表處科技組
資料來源：New device could bring quantum computing to your home—University of Toronto [2012-05-02]

轉載自國科會國際合作簡訊網 [2012-06-22]