为量子信息处理创建的多用途硅芯片

这种小型设备可用作执行各种量子信息实验的科学工具，同时展示如何通过大规模制造工艺设计功能齐全的量子计算机。

他们通过设计一种能够引导单个光粒子的硅芯片来实现这一目标，称为波导的光学轨道中称为光子，以编码称为“量子比特”的所谓量子比特信息。

国际上正在努力开发量子计算机作为计算能力的下一步，增加计算机可以为我们解决的任务类型。

在今天的台式计算机，超级计算机和智能手机中，位采用“1”或“0”的形式，它们是当前社会中使用的所有计算机所基于的基本构建块。

量子计算机基于“量子比特”，可以处于0和1状态的叠加。多个量子比特也可以以称为量子纠缠的特殊方式链接。这两种量子物理特性为量子计算机提供了动力。

一个挑战是制造可以重新编程以执行不同任务的量子计算机处理器，就像我们今天的计算机可以重新编程以运行不同的应用程序一样。

第二个挑战是如何制造量子计算机，使其许多部件可以以非常高的质量制造并最终以低成本制造。

布里斯托尔团队一直在使用硅光子芯片作为尝试大规模构建量子计算组件的一种方式，今天的结果发表在Nature Photonics杂志 上，证明可以在一个集成芯片内完全控制两个量子比特的信息。 。这意味着可以使用两个量子位实现的任何任务都可以通过设备进行编程和实现。

主要作者，小刚强博士，在布里斯托大学攻读博士学位期间从事这项工作，现在在中国国防科技大学工作，他说：“我们所展示的是一台可编程机器，可以做很多不同的任务。

“这是一个非常原始的处理器，因为它只适用于两个量子比特，这意味着我们还有很长的路要走，才能用这种技术进行有用的计算。

“但令人兴奋的是，可以用于制造量子计算机的硅光子学的不同特性已经在一个设备中组合在一起。

“使用以前的方法用光进行物理实施太复杂了。”

集成光子学的努力始于2008年，这是对个人镜子和光学元件过于庞大和不稳定的关注，以实现量子计算机的大型复杂电路。

位于布里斯托大学量子工程技术(QET)实验室的研究团队成员 Jonathan Matthews博士补充道：“我们需要研究如何利用可扩展的技术制造量子计算机，其中包括技术我们所知道的可以非常精确地构建。

“我们认为硅是一种很有前景的材料，部分原因在于已经为微电子和光电子行业开发硅的所有投资。布里斯托尔开发的设备类型，如今天展出的设备类型，正在展示量子设备的设计能力。

“这些设备日益复杂和功能的结果是它们本身正在成为一种研究工具 - 我们使用这种设备使用近100,000种不同的重新编程设置来实现几种不同的量子信息实验。”