科學家研發新型納米光子晶元 比MacBook Pro的處理器快數千倍

自無線電報和真空管時代以來，電子計算和通信已取得顯著進步。事實上，當前消費設備所實現的處理能力和內存水平在幾十年前是無法想像的。但隨著計算和信息處理微型設備變得越來越小、越來越強大，這些設備正遇到量子物理定律強加的一些基本限制。

正因為這些限制，光子學可能是未來的突破口之一。光子學在理論上類似於電子學，但用光子代替電子。它們具有巨大的潛在優勢，因為光子設備處理數據的速度可能比電子設備快得多，包括量子計算機。

目前，該領域的基礎研究雖然非常活躍，但是缺乏實用所需的關鍵設備。不過，加州理工學院開發的新型光子晶元可能代表該領域的重大突破，特別是在啟用光子量子信息處理器方面。它可以產生和測量光的量子態，這在以前只有笨重且昂貴的實驗室設備才能實現。

鈮鋰是一種鹽，其晶體在光學中有許多應用，是晶元的基礎。晶元的一側產生所謂的光壓縮狀態，並在另一側進行測量。光的壓縮狀態，簡單地說，就是在量子水平上減少「噪音」的光。壓縮狀態的光最近被用於提高 LIGO 的靈敏度，LIGO 是使用激光束探測引力波的天文台。如果您要使用基於光的量子設備處理數據，那麼同樣低噪音的光狀態也很重要。

阿里雷薩·馬蘭迪（Alireza Marandi）表示：「我們實現的量子態質量超過了量子信息處理的要求，而這曾經是龐大的實驗裝置的領域。我們的工作標誌著在集成光子電路中產生和測量光量子態的重要一步」。

馬蘭迪表示這項技術為最終開發以太赫茲（terahertz）時鐘速率運行的量子光學處理器指明了前進的道路。相比之下，這比 MacBookPro 中的微電子處理器快數千倍。馬蘭迪說，這項技術有可能在未來五年內在通信、感測和量子計算中找到實際用途。