科学家提出更简单的光子量子计算机设计方案

目前，很多量子计算机建造起来很复杂，很难扩大规模，并且需要比星际空间更冷的温度才能运行。这些挑战促使研究人员探索构建使用光子（光粒子）工作的量子计算机的可能性。光子可以很容易地将信息从一个地方传递到另一个地方，光子量子计算机可以在室温下运行，因此这种方法很有希望。然而，尽管人们已经成功地为光子创建了单独的量子"逻辑门"，但用光子构建大量逻辑门并以可靠的方式连接它们以执行复杂的计算，还是一个技术难题。

近日，斯坦福大学的研究人员已经提出了一种更简单的光子量子计算机设计方案，并可沿用现成的组件。根据11月29日发表在期刊Optica上的一篇论文，他们提出的设计使用激光来操纵单个原子，而单个原子又可以通过一种称为"量子隐形传态"的现象来修改光子的状态。该原子还可以被重置并复用于许多量子门，从而无需构建多个不同的物理门，大大降低了构建光量子计算机的复杂性。

"通常情况下，如果你想建造这种类型的量子计算机，你必须使用数千个量子发射器，使它们保持完美一致，然后将它们集成到一个巨大的光子电路中，"应用物理学博士生，该论文的第一作者Ben Bartlett说："而通过这种设计，我们只需要几个相对简单的组件，而且机器的尺寸不会随着你想要运行的量子程序的大小而增加。”

这种非常简单的设计只需要几种设备：光纤电缆，分束器，一对光学开关和光学腔。幸运的是，这些组件已经存在，甚至已经在商业上使用，并在不断改进，因为它们目前也用于量子计算以外的应用。例如电信公司多年来一直致力于改进光纤电缆和光开关。

"这一方案的提出，建立在人们为改进这些组件而付出的努力和投资的基础上，"斯坦福工程学院教授，该论文的资深作者Shanhui Fan说。"它们不是专门用于量子计算的新组件。”