丹麦哥本哈根大学(University of Copenhagen)旗下的玻尔研究所(Niels Bohr Institute)最近在量子运算领域取得了两项关键成果：其中之一是一款类二极管(diode-like)零组件，能让单颗光子仅在某个方向被发射与流动，端看其自旋是“往上”或“往下”；其二是一种光子延迟线(delay line)。这两项新研究成果将使量子计算机又朝现实世界迈进一步。
玻尔研究所团队并立即取得了上述研究成果的专利；哥本哈根大学教授Peter Lodahl接受EE Times编辑访问时表示：“我们的研究焦点是开发量子技术应用的光子硬件，这可能会有很多种技术应用，包括短期与长期性的；因为如此，我们必须为所开发的光子电路取得专利保护，并考虑原型装置的商用潜力。”
到目前为止，所有的量子编码光子可能会沿着任一方向的波导行进，无论其自旋编码如何；不过Lodahl与同校教授Soren Stobb，以及博士后研究助理Sahand Mahmoodian与Immo Sollner，设计了一种量子点单光子发射器，会沿着波导以单一方向发送上自旋(up-spin)单光子，并在反方向发射下自旋(down-spin)单光子，如此能打造出可根据其编码来针对量子位(quantum-bits，qubits)排序并分类的量子计算机组件。
主导量子光子研究团队的哥本哈根大学玻尔研究所教授Peter Lodahl与Soren Stobbe （拍摄：Ola Jakup Joensen；来源：Niels Bohr Institute）
Lodahl表示：“在未来的量子计算机中，控制光与物质之间互动的能力是一大关键，也就是我们研究案例中的光子与量子点。”他们还实现了一种速度差分(speed differential)，能让那些被编码、沿着波导朝单一方向传播的发射光子，与那些被编码朝着相反方向传播的光子之间有不同的传播距离(propagation distances)，因此实现一种光子用的延迟线类型零组件，就像今日其他有延迟线零组件的电子组件。
从新定向源发射的光子如果电子自旋向上就会往左(蓝色)，如果电子自旋向下则是往右(红色)（拍摄：Sahand Mahmoodian、Soren Stobbe；来源：Niels Bohr Institute）
“透过我们的光子电路来回传送光子时，会有不相等的传播距离，是源自于取决于传播方向的光子与发射器之互动；”Lodahl解释：“我们对取决于传播方向的差异互动之发现，为控制光-物质互动以催生构成量子运算技术基本硬件的创新光子芯片开启了可能性。”
玻尔研究所量子光子学实验室的实验设置（拍摄：Ola Jakup Joensen；来源：Niels Bohr Institute）
以雷射作为激发源──也可以使用电帮浦(electrical pumping)来完成──研究人员已经能将其量子点材料运用于制作单光子，并以上/下自旋来分类(就像二极管)，并能沿着光子版的延迟线来传播；这些研究成果将成为未来量子计算机的关键零组件。
玻尔研究所量子光子学实验室团队的博士后研究员Sahand Mahmoodian与Immo Sollner （拍摄：Jimmy Cali Hansen；来源：Niels Bohr Institute）
本文授权编译自EE Times，版权所有，谢绝转载
责编：Quentin
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