本篇文章747字，读完约2分钟
北京，3月31日(科学日报)——一个荷兰研究小组发现了一种单光子源，它可以完全集成到光量子计算的光路中。这一发现为单光子量子计算的出现铺平了道路。相关论文发表在最新一期《纳米快报》上。
到目前为止，许多研究团队已经能够使用几个光子来进行小规模的光学量子计算。“线性光量子计算”的可行性已经得到充分证明，但单光子量子计算仍然很少涉及。
研究人员表示，构建高效的单光子量子计算系统的最大挑战是将几个以前不兼容的组件集成到一个平台上。这些组件包括单光子源(例如，量子点)、路由设备(例如，波导)、用于操纵光子的腔、滤波器、量子门器件和单光子检测器。在新的研究中，研究人员创造性地将能够产生量子点的单光子嵌入一段纳米线，并将其封装在波导中。为此，他们需要极高的精度。他们使用一种叫做“纳米机械手”的组件。一旦进入波导，研究人员就可以操纵单个光子进入特定的光路。
荷兰代尔夫特理工大学的伊曼·埃斯梅拉达·扎德负责这项研究，他说:“我们已经提出并实施了集成量子光学，它可以结合高质量单光子源和硅基光学的优点，是一种混合解决方案。此外，与类似的研究不同，该技术是完全确定的，即具有选定属性的量子源与量子电路集成在一起。这种新方法有望成为未来可扩展集成量子光学电路的基本组成部分。此外，该平台还为物理学家在纳米尺度和量子电动力学中研究光和物质之间的相互作用提供了新的工具。”
线性光量子计算中最重要的性能指标是单光子源和光子通道之间的耦合效率。低效率代表光子损失，会降低计算机的可靠性。目前，该测试装置的耦合效率已经达到24%，并且在优化波导设计和相关材料之后，该数据预计将上升到92%。
除了提高耦合效率，研究人员还计划在芯片上实现纠缠，以增加光子电路和单光子探测器的复杂性，并最终在芯片上集成量子网络。
