科學(xué)家有望在光子芯片上進行可擴展的量子模擬

羅切斯特大學(xué)的研究人員開發(fā)的一個新系統(tǒng)使他們能夠在一個模擬物理世界的合成空間中進行量子模擬，通過控制量子糾纏光子的頻率，或顏色，隨著時間的推移。資料來源：羅切斯特大學(xué)圖片/Michael Osadciw

科學(xué)家們朝著開發(fā)足以在量子水平上模擬復(fù)雜自然現(xiàn)象的先進計算機邁出了重要一步。雖然這些類型的模擬對于經(jīng)典計算機來說過于繁瑣或完全不可能處理，但基于光子學(xué)的量子計算系統(tǒng)可以提供一個解決方案。

來自羅切斯特大學(xué)哈吉姆工程與應(yīng)用科學(xué)學(xué)院的一個研究小組開發(fā)了一個新的芯片級光量子模擬系統(tǒng)，可以幫助使這種系統(tǒng)變得可行。由電子和計算機工程及光學(xué)教授林強領(lǐng)導(dǎo)的團隊在《自然-光子學(xué)》上發(fā)表了他們的研究成果。

林強的團隊在一個模擬物理世界的合成空間中進行了模擬，通過控制量子糾纏光子的頻率或顏色，隨著時間的流逝。這種方法不同于傳統(tǒng)的基于光子的計算方法，在這種方法中，光子的路徑被控制，也大大減少了物理足跡和資源需求。

"我們第一次能夠生產(chǎn)出量子相關(guān)的合成晶體，"林說。"我們的方法大大擴展了合成空間的尺寸，使我們能夠?qū)讉€量子尺度的現(xiàn)象進行模擬，如量子糾纏光子的隨機行走。"

研究人員說，這個系統(tǒng)可以作為未來更復(fù)雜的模擬的基礎(chǔ)。

"雖然被模擬的系統(tǒng)已被充分理解，但這一原則性證明實驗展示了這種新方法的力量，可以擴展到更復(fù)雜的模擬和計算任務(wù)，我們對未來的研究非常興奮，"該研究的主要作者Usman Javid '23博士說。

參考資料

Usman A. Javid et al, Chip-scale simulations in a quantum-correlated synthetic space,Nature Photonics(2023).DOI: 10.1038/s41566-023-01236-7

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