現(xiàn)代生活中，我們是用“芯片”上的電路供電，“芯片”是支撐計(jì)算機(jī)、手機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)等應(yīng)用的半導(dǎo)體芯片。預(yù)計(jì)到2025年，人類將創(chuàng)造175澤字節(jié)（175萬億千兆字節(jié)）的新數(shù)據(jù)。但是當(dāng)前計(jì)算機(jī)的能力有限，如何確保這些高容量敏感數(shù)據(jù)的安全性？如何利用這些數(shù)據(jù)來解決一些重大挑戰(zhàn)？包括隱私、安全、氣候變化等問題。 +
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新興的量子通信和量子計(jì)算技術(shù)是一種有前景的解決方案。然而，要實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，還需要持續(xù)開發(fā)強(qiáng)大的新型量子光電路，研發(fā)能夠安全地處理每天生成大量信息的電路。南加州大學(xué)莫克家族化學(xué)工程和材料科學(xué)系的研究人員在這方面取得了突破。他們采用了世界上第一個(gè)光子量子光學(xué)電路的方法，這也預(yù)示著安全通信和量子計(jì)算的新未來。 T}4/0yR2  
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在傳統(tǒng)電路中，電子的定向移動(dòng)形成了電流。而光量子電路使用光源是按需生成單個(gè)光粒子或光子，一次一個(gè)，充當(dāng)量子比特。這些光源是納米大小的半導(dǎo)體“量子點(diǎn)”集合，由數(shù)萬到一百萬個(gè)原子組成，其尺寸不到頭發(fā)絲直徑的千分之一。 JqMDqPIQ  
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目前它們是最通用的按需單光子發(fā)生器。這些單光子源需要有規(guī)律地排列在半導(dǎo)體芯片上。然后，必須向引導(dǎo)方向釋放波長幾乎相同的光子。這樣它們才能與其他光子和粒子形成相互作用，從而傳輸和處理信息。 9Ffp2NW`;  
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然而這種電路的發(fā)展還存在重大挑戰(zhàn)。例如，在當(dāng)前的制造技術(shù)中，量子點(diǎn)具有不同的尺寸和形狀，釋放的光子沒有均勻的波長。另外它們在芯片上組裝的位置也是隨機(jī)的，所以不適合用于光電路的開發(fā)。 !vk|<P1  
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早在三十年前，南加州大學(xué)的PIAnupam Madhukar教授及其團(tuán)隊(duì)就研究了對齊量子點(diǎn)的方法。最近，南加州大學(xué)研究人員的進(jìn)一步研究表明，單光子確實(shí)可以以均勻的方式從量子點(diǎn)發(fā)射，這些量子點(diǎn)是可以按精確模式排列的。在這項(xiàng)最新工作中，南加州大學(xué)團(tuán)隊(duì)使用這種方法創(chuàng)造了具有顯著單光子發(fā)射特性的單量子點(diǎn)，精確對齊均勻發(fā)射量子點(diǎn)。這種能力將使光學(xué)電路的生產(chǎn)成為可能，促進(jìn)量子計(jì)算和通信技術(shù)的新進(jìn)展。 KX}Rr
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這項(xiàng)工作由莫克家族化學(xué)工程和材料科學(xué)系的研究助理教授Jiefei Zhang領(lǐng)導(dǎo)，他們的研究成果發(fā)表在《APL Photonics》上，通訊作者是工程學(xué)教授Anupam Madhukar和化學(xué)工程，電氣工程，材料科學(xué)和物理學(xué)教授Kenneth T. Norris。共同作者包括南加州大學(xué)Mork家族化學(xué)工程與材料科學(xué)系的Qi Huang和Lucas Jordao，Ming Hsieh電氣與計(jì)算機(jī)工程系的Swarnabha Chattaraj以及IBM Thomas J. Watson研究中心的Siyuan Lu。 :<Fe