蘇格蘭愛丁堡赫瑞瓦特大學的科學家們發(fā)現(xiàn)了一種強大的新方法來編程光學電路，這對未來技術(shù)的交付至關(guān)重要，例如不可破解的通信網(wǎng)絡(luò)和超快量子計算機。

實驗物理學家、赫瑞瓦特工程與物理科學學院物理學教授Mehul Malik教授解釋道：“光可以攜帶大量信息，用光而不是電計算的光電路被視為計算技術(shù)的下一個重大飛躍。但隨著光電路變得越來越大、越來越復雜，它們更難控制和制造，這可能會影響它們的性能。我們的研究展示了一種替代的、更通用的光電路工程方法，使用自然界中自然發(fā)生的過程�！�

Mehul Malik教授和他的團隊使用全球廣泛使用的商用光纖進行研究，將互聯(lián)網(wǎng)傳輸?shù)轿覀兊募彝ズ推髽I(yè)。這些纖維比人類頭發(fā)的寬度還細，并使用光來傳輸數(shù)據(jù)。

通過利用光纖內(nèi)部光的自然散射行為，他們發(fā)現(xiàn)他們可以以高精度的方式對光纖內(nèi)部的光電路進行編程。

這項研究今天發(fā)表在《自然物理學》雜志上。

圖片:scientists-at-heriot-w-1.jpg

光穿過位于傳統(tǒng)電子電路板頂部的光纖。

Malik教授解釋說：“當光進入光纖時，它會以復雜的方式散射和混合，通過學習這個復雜的過程并精確地塑造進入光纖的光，我們找到了一種方法來仔細設(shè)計這種疾病內(nèi)部的光電路。”

光學電路對于未來量子技術(shù)的發(fā)展至關(guān)重要，這些技術(shù)是通過與單個原子或光子（光粒子）一起工作在微觀層面上設(shè)計的。這些技術(shù)包括具有巨大處理能力的強大量子計算機和無法被黑客入侵的量子通信網(wǎng)絡(luò)。

Malik教授解釋說：“例如，在量子通信網(wǎng)絡(luò)的末端需要光電路，這樣信息就可以在長距離傳播后進行測量。它們也是量子計算機的關(guān)鍵部分，它們用于對光粒子進行復雜的計算�！�

量子計算機有望在藥物開發(fā)、氣候預測和太空探索等領(lǐng)域取得重大進展。機器學習（人工智能）是另一個使用光學電路非�？焖俚靥幚泶罅繑�(shù)據(jù)的領(lǐng)域。

Malik教授說，光的力量在于它的多個維度。

他解釋道：“我們可以在單個光粒子上編碼大量信息，關(guān)于它的空間結(jié)構(gòu)，關(guān)于它的時間結(jié)構(gòu)，關(guān)于它的顏色。如果你能同時使用所有這些屬性進行計算，這將釋放大量的處理能力�！�

研究人員還展示了如何使用他們的可編程光學電路來操縱量子糾纏，這是一種現(xiàn)象，當兩個或多個量子粒子（如光子）即使相隔很遠的距離時也能保持連接。糾纏在許多量子技術(shù)中起著重要作用，例如糾正量子計算機內(nèi)部的錯誤并實現(xiàn)最安全的量子加密類型。

Malik教授及其在赫瑞瓦特大學超越二進制量子信息實驗室的研究團隊與來自瑞典隆德大學、意大利羅馬薩皮恩扎大學和荷蘭特溫特大學等機構(gòu)的合作學者進行了這項研究。

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