奥地利科学技术发现一种采用机械振荡器来产生纠缠辐射的方法

导读

根据奥地利科学技术研究所官方网站最近的一份报告,该研究所的研究人员发现了一种使用机械振荡器产生纠缠辐射的方法。该方法在连接量子计算机时可能非常有用。

背景

纠缠是量子世界的典型现象。它不存在于所谓的“古典世界”中。然而量子密码学的基础是,经典世界和其中的物理定律支配着我们的日常生活。

使用自发参数下转换制备纠缠光子对(图片来源:维基百科)

量子纠缠是量子力学的一种违反直觉的性质。它是指在由两个或多个粒子组成的系统中,粒子相互作用的现象。无论两个粒子相距多远,一个粒子的行为都会影响另一个粒子的状态。当其中一个粒子的状态因被测量而改变时,另一个粒子的状态也随之改变。

这种现象是由爱因斯坦发现的,现在被积极用于量子密码学中。据说量子密码学将导致牢不可破的密码。

在城市实施的量子加密通信(图片来源:渥太华大学 SQO 团队)

但不仅粒子会受到纠缠的影响,甚至辐射也会被纠缠。

图片[1]-奥地利科学技术发现一种采用机械振荡器来产生纠缠辐射的方法-老王博客

革新

奥地利科学技术研究所 (IST Austria) 的 Johannes Fink 教授小组的物理学家发现了一种使用机械振荡器产生纠缠辐射的方法。该论文的作者在最新一期的《自然》杂志上发表了该方法。该方法在连接量子计算机时可能非常有用。

(图片来源:IST 奥地利 / Philip Krantz,Krantz NanoArt)

技术

“让我们想象一个有两个出口的盒子。如果两个出口相互纠缠在一起,人们将通过观察另一个出口来描述其中一个出口的辐射。”

之前已经产生过纠缠辐射,但这项研究是第一次使用机械物体。该团队创造的硅光束长 30 微米,由一万亿(10^12) 个原子组成,虽然对于我们的肉眼来说非常小,但对于量子世界来说却非常大。

“对我来说,这个实验从根本上说非常有趣,”Barzanjeh 说。“问题是,我们能用这么大的系统产生非经典辐射吗?现在我们知道答案是肯定的。”

价值

然而,该装置也具有实用价值。机械振荡器可以作为极其敏感的量子计算机和将它们连接到数据中心及其他地方的光纤之间的链接。“我们已经为量子链路构建了一个原型,”Barzanjeh 说。

在超导量子计算机中,电子只能在极低的温度下工作,比“绝对零(-273.15 °C)”高出千分之几度。这是因为这种量子计算机基于对噪声和损耗极为敏感的微波光子运行。如果量子计算机中的温度升高,所有信息都将被破坏。因此,此时将信息从一台量子计算机传输到另一台几乎是不可能的量子密码学的基础是,因为信息必须通过太热而无法生存的环境。

另一方面,网络中的经典计算机通常通过光纤相互连接,因为光辐射对破坏或破坏数据的干扰具有很强的抵抗力。

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