时间：2021-09-01 10:58:42 匿名用户
在量子计算市场预计到2030年将达到65十亿，对投资者和科学家们的一致好评，因为其潜在的热点话题，以解决不可思议的复杂问题。
药物发现就是一个例子。为了了解药物相互作用，制药公司可能想要模拟两种分子的相互作用。挑战在于每个分子由几百个原子组成，科学家必须模拟这些原子在引入各自的分子时可能排列的所有方式。可能的配置数量是无限的——比整个宇宙中的原子数量还多。只有量子计算机才能代表，更不用说解决如此庞大的动态数据问题了。
量子计算的主流应用还有几十年的时间，而全球大学和私营企业的研究团队正在研究该技术的不同维度。
由弗吉尼亚大学工程与应用科学学院电气与计算机工程助理教授徐领导的研究团队在光子器件的物理和应用领域开辟了一片天地用途包括通信和计算。他的研究小组创建了一个可扩展的量子计算平台，该平台在一个便士大小的光子芯片上大大减少了实现量子速度所需的设备数量。
UVA 量子光学和量子信息教授 Olivier Pfister 和韩国先进科学技术研究所助理教授 Hansuek Lee 为这一成功做出了贡献。
Nature Communications最近发表了该团队的实验结果，“A Squeezed Quantum Microcomb on a Chip”。易的两名成员，杨，博士。物理学专业的学生，以及哲学博士 Mandana Jahanbozorgi。电气和计算机工程专业的学生，是该论文的共同第一作者。美国国家科学基金会的量子通信工程量子集成平台项目的资助支持这项研究。
量子计算有望提供一种全新的信息处理方式。您的台式机或膝上型计算机处理长串位的信息。一个位只能保存两个值之一：零或一。量子计算机并行处理信息，这意味着它们不必等待处理完一个信息序列就可以计算更多信息。它们的信息单位称为量子比特，一种可以同时为 1 和 0 的混合体。量子模式或 qumode 跨越 1 和 0 之间的全部变量范围 - 小数点右侧的值。
研究人员正在研究不同的方法，以有效地产生实现量子速度所需的大量量子模式。
Yi 基于光子学的方法很有吸引力，因为光场也是全光谱的。光谱中的每个光波都有可能成为一个量子单元。Yi 假设通过纠缠光场，光将达到量子态。
您可能熟悉通过 Internet 传送信息的光纤。在每根光纤内，许多不同颜色的激光器并行使用，这种现象称为多路复用。易将多路复用概念带入了量子领域。
Micro是他团队成功的关键。UVA 是使用光复用创建可扩展量子计算平台的先驱和领导者。2014 年，Pfister 的团队成功地在体光学系统中产生了 3,000 多个量子模式。然而，使用这么多量子模式需要占用大量空间来包含运行算法和执行其他操作所需的数千个镜子、透镜和其他组件。
“该领域的未来是集成量子光学，”Pfister 说。“只有将量子光学实验从受保护的光学实验室转移到现场兼容的光子芯片，真正的量子技术才能看到曙光。我们非常幸运能够吸引到像许毅这样的世界量子光子学专家加入 UVA，我对这些新结果为我们打开的前景感到非常兴奋。”
Yi 的团队在光学微谐振器中创建了一个量子源，这是一种环形、毫米大小的结构，可包裹光子并产生微梳，这是一种有效地将光子从单波长转换为多波长的设备。光在环周围循环以建立光功率。这种功率积累增加了光子相互作用的机会，从而在微梳中的光场之间产生量子纠缠。 通过多路复用，Yi 的团队验证了从芯片上的单个微谐振器产生 40 个量子模式，证明量子模式的多路复用可以在集成光子平台。这只是他们能够衡量的数字。
“我们估计，当我们优化系统时，我们可以从单个设备生成数千个量子模式，”Yi 说。
Yi 的多路复用技术为现实世界条件下的量子计算开辟了道路，在这种情况下，错误是不可避免的。即使在经典计算机中也是如此。但是量子态比经典态脆弱得多。
补偿错误所需的量子位数量可能超过一百万，设备数量也会相应增加。多路复用将所需的设备数量减少了两个或三个数量级。
Yi 的基于光子学的系统在量子计算任务中提供了两个额外的优势。使用超导电子电路的量子计算平台需要冷却到低温。由于光子没有质量，带有光子集成芯片的量子计算机可以在室温下运行或休眠。此外，Lee 使用标准光刻技术在硅芯片上制造了微谐振器。这很重要，因为这意味着可以批量生产谐振器或量子源。
“我们很自豪能够推动量子计算工程的前沿，并加速从体光学到集成光子学的过渡，”易说。“我们将继续探索在基于光子学的量子计算平台中集成设备和电路并优化其性能的方法。”
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