天博微型激光芯片为量子通信增加新维度—新闻—科学网

科技日报北京11月22日电 （实习记者 张佳欣）据最新一期《天然》杂志报导，美国宾夕法尼亚年夜学项目学院带领的研究小组发现了一种芯片，其保险性以及稳健性跨越了现有的量子通讯硬件。他们的技能经由过程 量子电码 举行通讯，使任何一种之前的芯片上激光器的量子信息空间翻了一番。

非量子芯片使用比特存储、传输以及计较数据，而开始进的量子装备使用量子比特。比特可所以1或者0，而量子比特是可以或许同时为1以及0的数字信息单元。于量子力学中，这类同时状况被称为 叠加 。叠加状况年夜在两个能级的量子比特被称为量子电码，它可存于在0、1以及2等多个态中。

因为只要两个能级的叠加，量子比特的存储空间有限，对于滋扰的容忍度很低。

这次，新试验室装备的四能级量子密钥使量子暗码学取患了庞大进展，将信息互换的最年夜密钥速度从每一脉冲1比特提高到每一脉冲2比特。该装备提供了四个条理的叠加，并为进一步增长尺寸打开了年夜门。

研究职员暗示，最年夜的应战是尺度设置的繁杂性以及不成扩大性。虽然知道怎样天生这些四能级体系，但它需要一个试验室以及很多差别的光学东西来节制与维度增长相干的所有参数。此刻，他们于单一芯片上实现了这一点。

量子通讯使用场在严酷节制的叠加态的光子。像位置、动量、极化以及自旋如许的属性于量子程度上以多重性的�첩情势存于，每个属性都由几率决议。只要于探测、不雅察或者丈量时，才气确定量子体系于刹时出现出的特定性子。

这次的超维自旋轨道微激光器成立于该团队初期使用涡旋微激光器的根蒂根基上，涡旋微激光器可以敏捷地调解光子的轨道角动量。最新的装备经由过程于光子自旋上增长另外一个级另外号令来进级之前的激光器的威力。这类分外的节制级别可以或许把持并耦合轨道角动量以及自旋，使研究团队可以或许天生四能级体系。

同时节制所有这些参数的坚苦始终是拦阻集成光子学中量子激光孕育发生的缘故原由，也是该团队事情的重要试验成绩。

研究职员暗示，可把光子的量子态想象成两颗行星重叠于一路。之前只要关在这些行星纬度的信息，此刻也有了经度，这因此耦合的体式格局把持光子并实现维度增长所需的信息，从而能将它们叠加成四级。

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