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量子光处理器:带来量子计算的飞跃

2016-06-20 11:52
逆光飞舞
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  光子量子计算机,比起今天的数字电子微处理器,可达到指数级的速度,并且更加强有力。为了将这项技术实现,光子电路必须和普通的微处理器一样,首先要可以高效处理多任务。布里斯托大学以及日本电信电话公司(NTT)宣称,已经开发出了一种完全可重新编程的量子光处理芯片,能够以无限种方式操作和解码光子。这项研究的成果在科学杂志上发表。

  组成

  新的设备可以使用标准的半导体制造技术进行制造,由玻璃和硅构成,具有六个波导管用于通用线性光学转换,和15个集成干涉仪(设备在一个光子束上又添加了一个光子束,来寻找异常亮度和相位),每个都可以单独编程。这样使得一系列不同的量子处理器操作,可以同时进行。

  可编程

  稳定以及快速的可重编程的芯片体系结构,可以通过软件代码来变。这意味着一个大规模的基于目前设计的量子实验,可以连续或者同步的快速进行,使得无数未来协议得以实现。

  “我们一旦写了每个电路的代码,几秒钟后重新编程芯片,几毫秒后,芯片切换至新实验,”布里斯托大学的博士生和研究团队成员,Jacques Carolan说道。“我们为了这几个小时,进行了一年的实验。我们真正感到激动的是,使用这些芯片去开发新科学。芯片被封装和制造,这样我们永远不需要重新调整它。我们一天就可以执行1000多个不同的实验。这在几年前是不可想象的。”

  布里斯托大学的研究人员 (从左到右): Chris Sparrow, Chris Harrold, Jacques Carolan,Anthony Laing博士

  价值

  光子输入和输出的数量,意味着新的处理器可以马上应用于新研究领域。它们能够产生“幺正性”。这些数学运算符,能够应用于一些列的量子位,执行与标准的电子逻辑处理器相当的布尔代数运算,也称为量子门。事实上,它能够一次处理巨大的数量计算,意味着它能够仿真标准逻辑阵列的性能。

  这种技术内在的灵活性,也可以导致一种“普遍性的”状态,通用量子计算机可以有效地模仿任意的数字计算机。尽管,这仍然还在适度规模。但是,如果研究人员的工作完成了大部分的实现,这意味着朝着设计和创造大规模通用的量子计算机,迈出了标志性的一步。

  未来

  开发下一步的工作,将是扩大它的功能和能力,证明技术可以用于和日本电报电话公司合作的通信领域,以及其他的电脑和网络公司。

  布里斯托大学成为“量子云”服务的先锋,作为量子计算研发的巨大激励的一部分,允许公众可以通过互联网访问正在工作的量子处理器,并计划在将来增加更多的芯片。

  “在过去的10年里,我们已经建立了光量子计算技术的生态系统,量子信息领域的专家们,可以将进入通信领域的研究和工程实践。”布里斯托大学的量子光学研究中心的主任Jeremy O'Brien教授说道。“我们要发展模型,实现我们量子计算机的愿景。”

声明: 本文由入驻维科号的作者撰写,观点仅代表作者本人,不代表OFweek立场。如有侵权或其他问题,请联系举报。

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