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新方法可精准控制光纤内光学电路,有望帮助加密通信网络和超快量子计算研发

2024-01-23 来源:科技日报

来自英国、瑞典、意大利和荷兰的科学家组成的国际科研团队,发现了一种强大的新方法,能精准控制光纤内部的光学电路。这一成果有望促进不可破解的通信网络和超快量子计算机的实现。相关论文发表于19日出版的《自然·物理学》杂志。


光穿过位于传统电子电路板上部的光纤。
图片来源:赫瑞—瓦特大学

最新研究负责人、英国赫瑞—瓦特大学教授梅于尔·马利克解释说,光能携带大量信息,用光而非电进行计算的光学电路被视为计算技术的下一个重大飞跃。但随着光学电路变得越来越大、越来越复杂,光学电路更难控制和制造,也影响了其性能。在最新研究中,他们利用商业光纤内部光的自然散射行为,以高度精确的方式对其中的光学电路进行编程。

当光进入光纤时,会以复杂的方式散射和混合。通过深入了解这个复杂过程,并精确地塑造进入光纤的光,研究团队找到了对其中的光学电路进行编程的方法。

马利克说,科学家可在一个光子上编码很多信息,例如其空间结构、时间和颜色等。如果能同时使用所有这些属性进行计算,就会释放出巨大的处理能力。光学电路对量子技术的发展至关重要,包括具有强大处理能力的量子计算机和无法被黑客入侵的量子通信网络。量子通信网络的末端需要光学电路,以对长距离传播后的信息进行测量;量子计算机则使用光学电路对光粒子进行复杂计算。量子计算机有望在药物开发、气候预测和太空探索等领域发挥重要作用,机器学习也需要借助光学电路快速处理大量数据。

研究人员展示了如何用他们的可编程光学电路操纵量子纠缠。纠缠在许多量子技术中发挥着重要作用,例如纠正量子计算机内部的错误,实现最安全的量子加密等。


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