Whoscored中文官网 | 编译自 EurekAlert!
图片：一个可编程的芯片被用来处理单光子传输的量子信息。每个粉红点代表一个光子，它们之间的联系代表量子纠缠--这是不同光子之间共享量子信息的方式。
尼尔斯-玻尔研究所的研究人员与明斯特大学和波鸿鲁尔大学合作，开发了能够处理量子系统产生的大量信息的新技术。确定性的单光子光源可以以极快的速度创造量子比特，现在与专门设计的集成光子电路相配合，能够以足够的速度和质量处理量子信息，而不会降低易受影响的量子状态。这意味着在开发光子量子器件方面已经迈出了第一步，例如，可以描述和模拟其他复杂的量子系统 - 如生物分子的振动动力学。该成果发表在《Science Advances》上。
长途跋涉现在显示出其价值
彼得-洛达尔教授和哥本哈根大学尼尔斯-玻尔研究所的量子光子学研究小组已经在这个领域工作了近二十年。简而言之，它是关于使用单光子，即光的最小部分，用于编码量子信息。
这是一个快速发展的领域，在2022年秋季展示了一个单光子加密的通信链路，最近对分拆出来的企业Sparrow Quantum的投资创下了纪录。这一切的核心是该小组多年来开发和完善的光子源。目前具有无可比拟的控制力、精确度和质量，为量子技术的新研究和开发打开了大门。
量子模拟器是什么东西？
只要 "量子"这个词出现在桌面上，它往往就会跟着 "计算机"这个词一起出现，这是一个极其强大的计算平台的想法，具有处理复杂问题的能力。
彼得-洛达说，与这一结果有关的工作指向了他们所谓的 "量子模拟器"的方向。
量子模拟器是一种特殊用途的计算机，通过处理经典计算机难以处理的量子信息（量子比特）来模拟量子系统。
"当增加量子比特的数量时，量子信息的处理对经典计算机的容量要求呈指数级增长。这意味着，即使是相当简单的量子力学问题也无法在经典计算机上解决"，该成果背后的主要研究人员之一斯特凡诺-佩萨尼说。
量子模拟器的目的是什么？
"处理"量子信息是什么意思？这就是一个关键的跨学科领域。
在诺和诺德基金会项目 "用于生物化学的固态量子模拟器（SolidQ）"的框架内，在光子电路中相互作用的光子可以被用来描述生化过程的特征。你可以用一个系统（光子）来了解另一个系统（生物分子），因为光子量子模拟器可以处理描述它的复杂量子信息。挑战之一包括理解这两个复杂的量子系统之间的联系。
量子模拟器依赖于不同量子系统之间的一致性
"我们可以通过研究一个系统来了解另一个系统，也就是说，你可以把一个系统"映射"到另一个。然而，对一个复杂系统的最初洞察力是至关重要的。例如，在光子和分子的振动动力学之间发生了一种自然映射：当一个分子振动时，它的演变由描述通过电路发送的光子的相同量子力学操作来描述。"，彼得-洛达说。
技术必须 "握手言和"
挑战在于如何处理以光速传输和大量的光子。它必须极快地发生，而且没有损失。不允许有太多的错误发生。
在过去的两年里，这些小组与明斯特大学合作，开发了能够处理来自光子源的量子比特的光子电路，并使这两个系统结合起来。诺和诺德基金会的SolidQ项目一直致力于优化光子的处理。
"与明斯特的合作是一个很好的例子，说明研究界迈出了第一步。随后，我们制定了扩大技术规模的 "路线图"。这个平台看起来确实很有前途，在与明斯特的合作中，我们成功地实现了光子电路，其效率和速度足以跟上我们的光子源。我们现在正在打开应用的大门"，Stefano Paesani说。
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