巴斯大学出品：适合量子计算时代的光纤

巴斯大学的物理学家们开发了一种新型特种光纤，以应对未来量子计算时代可能出现的数据传输挑战。

量子技术有望提供无与伦比的计算能力，使我们能够解决复杂的逻辑问题、开发新药并提供不可破解的加密技术以确保通信安全。然而，目前用于全球信息传输的电缆网络可能因其光纤的实心核心而不适合量子通信。

与常规光纤不同，巴斯大学制造的特种光纤具有微结构核心，该核心由沿光纤整个长度运行的复杂气孔图案组成。

巴斯大学物理系的Kristina Rusimova博士表示：“我们当今电信网络的主力军——传统光纤——传输的光波长完全由石英玻璃的损耗决定。然而，这些波长与单光子源、量子比特和活性光学元件的操作波长不兼容，这些元素是光基量子技术所必需的。”

Rusimova博士及其同事在今天发表于《应用物理快报量子版》的学术论文中，描述了巴斯大学制造的最新光纤技术，以及量子计算这一新兴领域的其他近期和未来发展。

作为该论文的主要资深作者，Rusimova博士补充道：“光纤设计与制造是巴斯大学物理系研究的前沿领域，我们考虑到量子计算机而开发的光纤正在为未来的数据传输需求奠定基础。”

量子纠缠

光是量子计算的一种有前途的介质。光的单个粒子——光子——具有一些独特的量子特性，这些特性可以被量子技术所利用。

其中一个例子是量子纠缠，其中两个相距甚远的光子不仅相互持有信息，还可以瞬间影响彼此的属性。与经典计算机的二进制位（要么是一，要么是零）不同，纠缠的光子对实际上可以同时存在为一和零，从而释放出巨大的计算能力。

直到最近还是巴斯大学物理学家的Cameron McGarry博士（该论文的第一作者）表示：“量子互联网是实现量子技术巨大潜力的重要组成部分。”

“与现有的互联网类似，量子互联网将依赖光纤将信息从节点传递到节点。这些光纤可能与目前使用的光纤大不相同，并将需要不同的支持技术才能发挥作用。”

在这篇论文中，研究人员从光纤技术的角度讨论了量子互联网的相关挑战，并提出了一系列潜在的解决方案，以实现稳健、大规模的量子网络的可扩展性。

这既包括将用于远程通信的光纤，也包括允许量子中继器的特种光纤，这些中继器将直接集成到网络中，以扩展该技术的操作距离。

超越节点连接

他们还描述了特种光纤如何超越网络节点的连接，通过在节点本身实现量子计算来充当纠缠单光子的来源、量子波长转换器、低损耗开关或量子存储容器。

McGarry博士说：“与通常用于电信的光纤不同，巴斯大学常规制造的特种光纤具有微结构核心，该核心由沿光纤整个长度运行的复杂气孔图案组成。”

“这些气孔的图案使研究人员能够操纵光纤内部光的属性，并创建纠缠的光子对、改变光子的颜色，甚至将单个原子困在光纤内。”

物理系的博士后研究员Kerrianne Harrington博士表示：“世界各地的研究人员正在以工业界感兴趣的方式，在微结构光纤的能力方面取得迅速而令人兴奋的进展。”

“我们的观点描述了这些新型光纤的激动人心的进展，以及它们如何可能惠及未来的量子技术。”