“完美光子”如何为新型量子处理器提供能量？

特文特大学（University of Twente）研发的光子量子处理器成为一个越来越强大的实验“工具箱”。最新版本不仅有更多的输入和输出，它还可以由一个能够产生相同光子的光子源提供能量。物理实验，甚至有时是反直觉的物理实验，现在已经成为可能。例如，一个系统能否同时显示量子力学和热力学行为？

如果你想用光运行量子计算，一切都要从光源开始。要使用的光子必须尽可能相同。如果它们不相同，那么就不可能研究纠缠和叠加等典型的量子特性。例如，如果一个光子的颜色与另一个稍有不同，则存在量子特性无法显现且无法进行计算的风险。Reinier Van der Meer的论文提出了一种基于磷酸钛（KTP）的三光子源，在其当前版本中，可以升级到11个完全相同的光子。

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Van der Meer的实验处理器是一个有12个输入和12个输出的系统。在这中间有一个光导通道系统，由以极低损耗著称的氮化硅制成。这种类型的第一个处理器有8个输入和8个输出，事实上，正是由于这种巧合，光子电路会被用于量子实验。

光子通过多个通道分离器在通道中移动。这些“开关”可以通过局部加热从外部切换。光子会从一种模式发送到另一种模式，但也可以介于两者之间，遵循典型的量子叠加现象。这种处理器的优势是它可以像光子一样在室温下工作,且光子“量子比特”比超导量子比特更坚固，噪音更小。12个输出端的测量结果显示了整个过程中所有通道内的表现。

由于有了更好的光子源和更大的处理器，Van der Meer得以进行一些实验，其中之一是关于信息保留。量子力学是一种在信息方面保持不变的理论：随着时间的推移，两个系统看起来不会更相似。然而，热力学是一个失去信息的理论：随着时间的推移，两个系统看起来会越来越相似。你或许会得出量子力学和热力学不可能同时成立的结论。但是，一个整体显示量子力学行为的系统中可以存在热力学子系统。因此，在更大的系统中，信息一定有逃逸的途径。

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