尼爾斯-玻爾研究所（Niels Bohr Institute）的科學(xué)家與明斯特大學(xué)（University of Münster）和波鴻魯爾大學(xué)（Ruhr-Universität Bochum）合作，開發(fā)出了能夠處理量子系統(tǒng)產(chǎn)生的大量信息的新技術(shù)。他們成功地將確定性單光子光源（能以難以置信的高速度和速率產(chǎn)生量子比特）與特制的集成光子電路連接起來。這些電路可以有效、快速地處理量子信息，而不會降低易受影響的量子態(tài)。 "}:SXAZ5`  
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可編程芯片用于處理單光子傳輸?shù)牧孔有畔ⅰＣ總�粉紅色小點代表一個單光子，它們之間的聯(lián)系代表量子糾纏--這是不同光子之間共享量子信息的方式 圖片來源：Stefano Paesani mh#_lbe'  
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這一突破為創(chuàng)造光子量子設(shè)備鋪平了道路，這些設(shè)備可以分析和模擬復(fù)雜的量子系統(tǒng)，例如生物分子的振動動力學(xué)。這項研究發(fā)表在《科學(xué)進(jìn)展》（Science Advances）雜志上。 PsN_c[+  
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哥本哈根大學(xué)尼爾斯-玻爾研究所的 Peter Lodahl 教授和量子光子學(xué)研究小組在這一領(lǐng)域已經(jīng)工作了近二十年。簡而言之，就是利用單光子（光的最小部分）來編碼量子信息。這是一個快速發(fā)展的領(lǐng)域，2022 年秋天就展示了單光子加密通信鏈路，最近對衍生企業(yè) Sparrow Quantum 的投資也創(chuàng)下了紀(jì)錄。實現(xiàn)這一切的核心是該小組多年來開發(fā)和改進(jìn)的光子源。目前，這些光子源具有無與倫比的控制、精度和質(zhì)量，為量子技術(shù)的新研發(fā)打開了大門。 KqXPxp^_Al  
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一提到"量子"這個詞，人們往往就會聯(lián)想到"計算機"，一個極其強大的計算平臺，具有處理復(fù)雜問題的能力。 OOzXA%<%c  
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彼得-洛達(dá)爾說，與這一成果相關(guān)的工作指明了他們稱之為"量子模擬器"的方向。量子模擬器是一種特殊用途的計算機，通過處理經(jīng)典計算機難以處理的量子信息（量子比特）來模擬量子系統(tǒng)。這項成果的主要研究人員之一斯特凡諾-派薩尼（Stefano Paesani）說："量子信息的處理要求經(jīng)典計算機的處理能力在量子比特數(shù)量增加時呈指數(shù)增長。這意味著，即使是相當(dāng)簡單的量子力學(xué)問題，也無法在經(jīng)典計算機上解決" :%IB34e  
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處理量子信息意味著什么？ 這就是跨學(xué)科元素的關(guān)鍵所在。 aX.//T:':?  
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在諾和諾德基金會項目"用于生物化學(xué)的固態(tài)量子模擬器（SolidQ）"的框架內(nèi)，光子在光子電路中相互作用，可以用來描述生物化學(xué)過程的特征�？梢岳�用一個系統(tǒng)（光子）來了解另一個系統(tǒng)（生物分子），因為光子量子模擬器可以處理描述該系統(tǒng)的復(fù)雜量子信息。挑戰(zhàn)之一在于理解兩個復(fù)雜量子系統(tǒng)之間的聯(lián)系。 |^gnT`+  
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量子模擬器依賴于不同量子系統(tǒng)之間的一致性，可以通過研究一個系統(tǒng)來了解另一個系統(tǒng)，也就是說，你可以將一個系統(tǒng)"映射"到另一個系統(tǒng)。然而，對復(fù)雜系統(tǒng)的初步了解至關(guān)重要。例如，光子和分子的振動動力學(xué)之間存在著一種自然的映射： 彼得-洛達(dá)爾說："當(dāng)分子振動時，它的演變是由描述通過電路發(fā)送光子的相同量子力學(xué)運算來描述的。" 1/c+ug!y  
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目前的研究工作面臨的挑戰(zhàn)是如何處理以光速飛逝的大量光子。處理速度必須非常快，而且不能有任何損失。不能出現(xiàn)太多錯誤。 _B
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在過去的兩年里，這些研究小組與明斯特大學(xué)合作，開發(fā)出了能夠處理來自光子源的量子比特的光子電路，并使這兩個系統(tǒng)完美地結(jié)合在一起。諾和諾德基金會的 SolidQ 項目一直致力于優(yōu)化光子的處理過程。 H_w?+Rig  
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與明斯特的合作是一個很好的例子，說明研究界已經(jīng)邁出了第一步。隨后，他們制定了技術(shù)升級的"路線圖"，合作中成功地實現(xiàn)的光子電路其效率和速度足以跟上光子源，也就是說應(yīng)用之門正在打開。