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美空军投资光开关研究可用于量子计算机与通

发布时间:2019-08-15 18:55:43 编辑:笔名

  ,如果研究人员能够有效地使一个光子充当开关或半导体,对于电信与计算机领域将是革命性的突破。这样的光子将被称为光开关,控制信号在光纤或集成光路中传输,能够迅速简易地切换电路。

  在一个光子作为晶体管的情况下,晶体管的特性仍然适用,但晶体管不仅仅限于像开关一样产生启动和停止的电子信号,同样能够借助系统实现信号的调控和放大。我们都熟悉基于硅的晶体管和半导体,但在大规模集成元件中,其调控速度较光子有较大的差距。

  另一个则是电子系统处理过程中,电流从终端到终端的过程中所遇电阻问题。随着光纤的运用,较铜线而言,阻力已经大大降低。例如,信号在光纤中可以通过电子开关或电子晶体管中控制。但在光子开关中可以调制波长。单光子开光可能带来量子计算机的全新设计。

  光计算能够运用于传统计算机与量子计算机,较之于其他传统计算机,将具备指数级倍数的速度优势。对于美国空军,指数增长的数据处理能力将对联络、目标捕捉、密码系统都是有帮助的。

  目前仍存在困难需要克服,美国空军科技研究办公室(AFOSR) 已经投资一个研究小组试图让光子按与自然规律相反的方式运动。纯光学计算需要解决光粒子、光子、光子状态的制备与调制。在自然状态下,光子是难以达到要求的,甚至是相反的状态。

  AFSOR支持的麻省理工学院电子实验室以及哈佛大学、维也纳技术大学发表了研究文章,验证了由单个光子控制光子开关,实现了光控光。光开关的制造不需要太多的技术,两个光镜之间的空腔作为光学谐振器主要用于产生磁场。空腔中充入经过冷却的铯原子。这种原子不会干扰反射镜中光的通过,但在光开光开启时,会发生单光子,并以不同的角度发射到铯原子中。 门光子 进到一个铯原子的一个电子以达到一个更高的能量级,从而改变了空腔的物理特性,使光线不能再通过它,这样就产生一个on / off开关。

  光学计算将在能源控制方面有所提升,较电力驱动电路而言,具有功率消耗少、发热少的优势。更为有利的是量子计算中光子的叠加能力。虽然纯光学量子计算还有很长的路要走,单光子开光是一个重大的阶段成果。

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