模块化波导推动量子计算机朝着更快的方向发展

       日本东京大学的研究人员使用基于波导的模块化光源产生了高强度的非经典光。据称，该现象是此类实验中首次被发现，对未来研制运行速度更快、实用性更强的光量子计算机工作非常有帮助。

       连续波压缩光用于生成执行量子计算所需的各种量子态。为了获得最佳计算性能，压缩光源必须具备低光损耗和宽带宽特性。

       在该项工作中，研究人员生成了一种相干叠加的光态，被称为薛定谔或薛定谔的猫。该团队为其量子实验设计了一种波导型光参量放大器（OPA）模块，并将该设备与专门设计的光子探测器相结合以产生量子光。

       然而传统的 OPA 使用非线性光学晶体来产生的压缩光并不足以提高量子计算速度。因此东京大学的研究人员与 NTT 公司合作，构建了一种波导型 OPA，该器件通过将光限制在窄带晶体中来实现高效率。它可以产生1545 nm 的压缩光，且该波长在电信波长范围内损耗较低。

       并且研究人员需要一个工作波长为1545nm 的光子探测器，但是由于基于半导体的标准光子探测器不足以满足预期应用的性能要求，因此他们研发了一种使用超导技术来探测光子的超导纳米带光子探测器，专门用于量子光学设计。

研究人员研发了一种新的波导 OPA 模块，他们将其与专门设计的光子探测器（如图）相结合，以产生可用于量子实验的高强度非经典光。（Kan Takase/东京大学提供）

       相比于传统OPA器件，研究人员设计的波导型 OPA 具有更低的传播损耗。他们表示，该设备也可以模块化，从而用于量子技术的各种实验。

       “我们产生量子光的方法不仅可以提高量子计算机的计算能力，而且可以使信息处理器更加紧凑，”东京大学的研究小组成员Kan Takase提到，“模块化波导 OPA 易于操作并集成到量子计算机中，大大优于传统的方法”。

       Takase表示，该团队的目标是通过开发更快的量子计算机来改善信息处理速度。

       “虽然目前有数种方法可以构造量子计算机，但基于光学方法的信息处理器能够在室温下运行，并且可以轻松扩展计算规模，因此最具前景”Takase 讲到。

       “更具体地讲，该团队旨在提高光量子计算机的时钟频率，其频率原则上可以达到太赫兹。时钟频率越高，执行计算任务的速度就越快。与此同时能够缩短光路中的延迟线，使得光量子计算机更紧凑，从而提高系统的开发性和稳定性。”

       该成果被发表在Optics Express (www.doi.org/10.1364/OE.454123)上。

内容来源：https://www.photonics.com/Articles/Modular_Waveguide_Represents_Step_Toward_Faster/a67940