麻省理工实现为“量子计算”生成高质量单光子

麻省理工学院设计的种新单光子发射器，它可以在室温下产生更多高质量的光子，这些光子可以用于实际的量子计算机、量子通信和其他量子设备。图片：Massachusetts Institute of Technology

在这个结构中，可以把两个腔体的作用分开：第一个腔体只收集光子，而第二个腔体则专注于单一通道中的不可分辨性。一个腔同时扮演两个角色不能同时满足两个指标，但是两个腔同时满足这两个指标。论文作者Dirk Englund，电子工程和计算机科学副教授，RLE研究员，量子光子实验室的负责人;；大连理工大学研究生朱迪；还有化学系的研究生Yoseob Yoon。新的量子发射器被称为“单光子发射器”，是由纯材料(如钻石、掺杂碳纳米管或量子点)的缺陷造成。

由这些“人造原子”产生的光被光子晶体中一个微小光学腔捕获——这是一种充当镜子的纳米结构。一些光子逃逸，但另一些则在空腔周围反弹，这迫使光子具有相同的量子特性——主要是各种频率特性。当它们被测量到匹配时，它们通过波导离开腔体。但单光子发射器也会经历大量的环境噪声，比如晶格振动或电荷波动，产生不同的波长或相位。不同性质的光子不能被“干涉”，这样它们的波就会重叠，产生干涉图样。这种干涉模式基本上是量子计算机用来观察和测量计算任务的。