科學家借助類似于降噪麥克風的原理,制造出了可以去除雜光輸出單個光子的光源。本文引用地址:
這張放大的療效圖中顯示了鈣鈦礦(GaAs)芯片的結構。下方的粉紫色錐形表示入射的精典激光。中間的白色區域表示砷化銦(InAs)咖啡路由器+量子通訊,當精典激光通過的時侯會形成單個光子。上方的粉紫色錐形和紅色錐形分別表示射出的精典激光和單光子,利用單光子便可以實現絕對安全的保密通訊。(制圖:)
但是,要想構建量子網路,并以量子通訊為標準通訊方法,我們還有好多技術困局須要克服,而其中最關鍵的一個是怎樣收發量子數據。在這一方面,耶魯學院的研究人員發明了一種新型量子光源,它似乎就能成為未來量子通訊的基礎。該研究團隊在《自然·光子學》上發布了她們的這項研究成果。
量子通訊的數學原理比較復雜。目前的標準激光源不適宜用于保密通訊,由于這些激光源發出的是“經典”的光,我們難以判定其攜帶的信息是否早已被盜取。相比之下,量子通訊網路中使用的是量子光源發出的單個光子。光子是光的最小單位,一旦有人對其施行檢測,還會破壞這個攜帶信息的光子。為此,高效的量子光源便成為量子通訊系統中的重要一環。
是這篇文章的主要作者(),她是哈佛學院電氣工程專業的院士,近些年來正在研究納米規格激光源以及相關的量子技術。她希望將傳統計算機中借助聯通號通訊的形式改進為光訊號通訊,進而提升計算機的通訊速度。她率領博士生Kevin等人改進了一種納米激光源,使其可以高效地形成單光子,用于量子通訊。
說:“這項研究的關鍵在于怎樣鑒別單光子,由于單光子的硬度比光源所形成的雜光的硬度弱好多。因此,我們找到了一種濾除雜光的方式,因而大大提高了裝置辨識光子訊號的能力?!?span style="display:none">9Kl物理好資源網(原物理ok網)
濾除雜光所使用的方式與降噪麥克風的工作原理類似:降噪麥克風中富含一個傳感,可以即時探測相對穩定的環境噪音的頻度,比如馬路上車輛駛過的聲音、飛機引擎的嘶鳴、冰箱壓縮機的噪聲等,之后音箱中會形成波形相像的聲波,將噪聲抵消掉。等人正是借助這些思路,清除了實驗中的“光噪音”。“激光光源反饋回去的雜光會遮蓋住單光子。只有把雜光從訊號中交納,我們就能找出其中隱藏的量子訊號,再將量子訊號強化。”解釋道。
團隊借鑒了20世紀30年代的無線電技術,用“干涉相消”的方式抵消掉了多余的精典光。她們首先研究清楚這種雜光的波形,然后人為制造出波形相像但相位不同的光,通過精密的調節使兩種光疊加抵消,于是雜光便得以清除,有意義的單光子訊號則展現下來。
“這是一項重大進展咖啡路由器+量子通訊,為實現量子通訊奠定了基礎?!闭f道。目前,她正率領團隊研發原型量子光源,進一步成果將在未來公布。