光量子計算機的案例
《自然?光子學》: 上海交大金賢敏團隊在光量子計算機集成化上取得進展
10 月 29 日，最新一期國際權威學術期刊《自然?光子學》(影響因子：37.85) 以”Experimental quantum fast hitting on hexagonal graphs” 為題發表了上海交通大學金賢敏研究團隊最新研究成果，報道了首個基于光子集成芯片的物理系統可擴展的專用光量子計算原型機，首次在實驗上實現了“快速到達”問題的量子加速算法。
該研究團隊在飛秒激光直寫制備的三維光量子集成芯片中成功構建了大規模六方粘合樹并演示了量子快速到達算法內核，相比經典情形展示了平方級加速，而且最優效率提高一個數量級。該項研究開啟利用量子系統的維度和尺度作為全新資源研發專用光量子計算機的路線圖。
近年來，關于通用量子計算機的新聞屢見于報端，IBM、谷歌、英特爾等公司爭相宣告實現了更高的量子比特數紀錄。但是業界共識是，即使做出幾十個甚至更多量子比特數，如果沒有做到全互連、精度不夠并且無法進行糾錯，通用量子計算仍然無法實現。即使以現在各種量子比特載體可以實現的極限操控精度，進行量子糾錯，通用量子計算機需要高達上百萬個量子比特才能真正超越經典計算機。
專用量子計算，由于可以直接構建量子系統，不需要依賴復雜的量子糾錯，因而相對于通用量子計算具有更靈活的實現方式和更高的可行度。一旦能夠制備和控制的量子系統達到全新尺度，將可以直接用于探索新物理和在特定問題上推進遠超經典計算機的絕對計算能力。量子行走作為專用量子計算的重要內核，已經在許多優化算法中被理論預測具有明顯量子加速效果。其中，對于粘合樹結構上的快速到達(Fast Hitting)問題，量子行走的優勢尤為突出。
展開 我國量子計算機超越早期經典計算機
近日，中國科學技術大學潘建偉教授及其同事陸朝陽、朱曉波等，聯合浙江大學王浩華教授研究組，成功構建了世界首臺超越早期經典計算機的光量子計算機。中國科學院量子信息和量子科技創新研究院今日在上海舉行新聞發布會，介紹了這一研究進展。
“量子計算機在求解某類特定問題上具有巨大的優勢。”中科院院士、中國科學技術大學教授潘建偉介紹，量子計算利用量子相干疊加原理，在原理上具有超快的并行計算和模擬能力，計算能力隨可操縱的粒子數呈指數增長，可為經典計算機無法解決的大規模計算難題提供有效解決方案。
“比方說，一臺操縱50個微觀粒子的量子計算機，對特定問題的處理能力可超過超級計算機。”潘建偉介紹，發展量子計算技術的主要挑戰通過發展高精度、高效率的量子態制備與相互作用控制技術，實現規模化量子比特的相干操縱。
由于量子計算的巨大潛在價值，歐美各國都在積極整合各方面研究力量和資源，開展協同攻關，同時，大型高科技公司如谷歌、微軟、IBM等也強勢介入量子計算研究。潘建偉介紹，目前，國際學術界在基于光子、超冷原子和超導線路體系的量子計算技術發展上總體進展較快。
在各個路線的較量中，“多粒子糾纏的操縱”作為量子計算的核心資源，一直是國際角逐的焦點。在光子體系，潘建偉團隊在多光子糾纏領域始終保持著國際領先水平，并于2016年底把紀錄刷新至十光子糾纏。
在此基礎上，團隊利用自主發展的綜合性能國際最優的量子點單光子源，通過電控可編程的光量子線路，構建了針對多光子“玻色取樣”任務的光量子計算原型機。實驗測試表明，該原型機的“玻色取樣”速度不僅比國際同行類似的之前所有實驗加快至少24000倍，同時，通過和經典算法比較，也比人類歷史上第一臺電子管計算機（ENIAC）和第一臺晶體管計算機（TRADIC）運行速度快10-100倍。5月2日，該研究成果以長文的形式在線發表于《自然光子學》。
展開 潘建偉團隊再次刷新世界紀錄：實現18個光量子比特糾纏
近期，出于商業目的，雖然IBM、英特爾、谷歌等宣布實現了更高數目的量子比特樣品的加工，但是這些量子比特并沒有形成糾纏態。
潘建偉團隊
1987年，潘建偉從浙江考入中國科學技術大學近代物理系，第一次接觸到了量子力學。
他和同事在過去20年一直在國際上引領著多光子糾纏和干涉度量的發展，并在此基礎上另辟蹊徑地開創了光子的多個自由度的調控方法。
2015年，通過實現對光子偏振和軌道角動量兩個自由度的量子調控技術和單光子非破壞測量。
通過多年的不懈探索和技術攻關，研究組自主研發了高穩定單光子多自由度干涉儀，實現了不同自由度量子態之間的確定性和高效率的相干轉換，完成了對18個量子比特的262144種狀態的同時測量。
△ 潘建偉入選2017《自然》十大科學人物
在此基礎上，研究組成功實現了18個光量子比特超糾纏態的實驗制備和嚴格多體純糾纏的驗證，創造了所有物理體系糾纏態制備的世界紀錄。
此外，潘建偉還和團隊一起建成了國際上規模最大的量子通信網絡，從太空建立了迄今最遙遠的量子糾纏，構建出世界上第一臺超越早期經典計算機的光量子計算機……
前不久潘建偉指出，曼哈頓計劃使得美國率先掌握核武器影響20世紀的政治格局，量子信息技術從某種意義上講是和平年代的“核武器”。由于我國重視比較早，目前處于并跑狀態。
潘建偉現擔任中國科學技術大學常務副校長，中國科學院量子信息與量子科技創新研究院院長，中國科學院院士等職。
展開 2018，那些改變我們生活的黑科技
5、光量子計算機帶來更多想象
在上海的量子信息與量子科技創新研究院，潘建偉、陸朝陽研發出了一種被稱為“脈沖共振熒光”的獨特技術，這讓他們終于成功控制住了10個光子。世界上第一臺超越早期經典計算機的光量子計算機就此誕生。量子世界帶給我們的震撼并不僅限于此。數千年來，人類一直希望實現絕對安全的通信。借助量子的獨有特性，潘建偉帶領科學家已經尋找到無法被破譯的密碼，這是人類目前唯一無條件安全的加密方式。
6、雞糞發電變廢為寶
44歲的張永亮，將雞糞作為能源發電，他的手段是：燃燒發電。張永亮的發電廠每年生產的1.3億度的電力，雖然僅夠4萬戶家庭使用。但作為亞洲最大的雞糞發電廠，在過去的兩年，已經處理了80多萬噸的雞糞。未來，雞糞堆積如山、臭氣熏天的環境將得到徹底改變。
7、萬面鏡子就能組建一座光熱電站
黃文博團隊在敦煌建造了一座光熱電站。通過調整鏡子的角度，將陽光反射并聚焦到塔頂的集熱器上。集熱器將熱量傳遞到塔下11600噸的熔鹽中。用水冷卻熔鹽的過程中，產生大量蒸汽，推動汽輪機產生電力。這是亞洲第一座、世界第三座可以24小時持續發電的熔鹽塔式光熱電站。
8、托卡馬克人造太陽
龔先祖是人造太陽實驗中國的負責人之一，他的夢想是有生之年看到核聚變能點亮一個燈泡。人造太陽是全球科學家通力合作的項目。中國是ITER計劃重要的參與者。通過模擬太陽的核聚變制造能量，是能源的終極解決方案。托卡馬克，正在顛覆當今當下人類對能源的認知。
9、3D打印幫助醫生獲得新技能
唐康來，將鈦合金粉末3D打印出來的人工距骨移植在患者腳上，獲得了良好效果。未來，生物打印的人造組織，將有機會取代人體器官移植，一體成型的精密零件和納米級別打印的微觀物品，會顛覆人們對制造的定義。
展開 
新型量子計算機首次打破二進制，信息存儲在鈣原子中
幾十年來，二進制是計算機進行計算的基礎，但對于量子計算機，二進制系統卻阻礙了其發揮真正的潛力。
近日，來自奧地利因斯布魯克大學的一個科學家團隊實現了一種新型的量子計算機，它成功突破了二進制的計算模式，而使用所謂的「量子數字」執行計算，從而以更少的量子粒子釋放更多的計算能力。
研究人員開發了一種量子計算機，可以通過使用量子位進行計算，充分利用鈣原子的潛力。研究表明，與經典計算不同，使用更多的量子態不會降低計算機的可靠性。
我們都知道，計算機使用0和1——也就是二進制信息——進行計算。這種模式非常成功，以至于計算機現在可以為從咖啡機到自動駕駛汽車的一切東西提供動力，我們很難想象沒有它們的生活。
在這種成功的基礎上，今天的量子計算機在設計時也考慮到了二進制信息處理。「然而，量子計算機的組成部分不僅僅是0和1，」在因斯布魯克大學發表的一份聲明中，實驗物理學家 Martin Ringbauer 解釋說。「將它們限制為二進制系統會阻止這些設備發揮其真正的潛力。」
量子物理學家 Martin Ringbauer 在實驗室里。
由因斯布魯克大學實驗物理系的 Thomas Monz帶領的團隊現在成功開發了一種量子計算機，這種計算機可以使用所謂的「量子數字」(qudits)執行任意計算，從而以更少的量子粒子釋放更多的計算能力。這項研究最近發表在《自然物理學》（<Nature Physics>）雜志上。
（量子計算機可以使用所謂的量子數字或量子比特執行任意計算。這可以用更少的量子粒子釋放更多的計算能力。量子比特是量子計算機中的基本單位，在量子計算中與經典計算中的二進制數字相對應。量子比特由量子系統組成，如電子或光子。）
展開 打破了物理常識的時間晶體，會是量子計算機的救世主嗎？
第一是在量子模擬上，由于量子計算的相干特性，一些量子模擬研究研究需要在零下兩百攝氏度左右的極低溫度中才能穩定進行，這就給量子計算的普及帶來很大困難。而時間晶體的周期運動特性更加穩定，不受熱力影響。可以作為量子模擬系統的元件，讓量子模擬運行的成本更低。
第二是在超高靈敏傳感器上，傳統的傳感材料，例如鉆石，只能有限的接受溫度、磁場等等的變化，如果信息過多就會導致量子態混亂。而時間晶體的穩定特性使其可以接受大量的變化信號，去檢測細胞活性、原子層厚度等等的變化。這樣穩定的高敏感傳感器，會讓生物醫學產生突飛猛進的發展。
第三是在量子計算機上，制造量子計算機的一大難點就是找到一種材料，既可以大量讀寫儲存，又可以保持恒定運動的量子態。目前看來，穩定的時間晶體擁有絕佳的儲存能力，很可能就是最適合的材料。
雖然在今天，我們距離時間晶體的實際應用還有一段不短的距離。但是當基礎物理與科技工藝一同發展時，量子計算、記憶儲存、生物醫學等等方面的突破卻距離我們越來越近了。
在不斷試圖戰勝時間的路途中，一次次的推翻這個世界的既定理論。或許這才是人類真正的偉大之處吧。
展開 阿里巴巴成立平頭哥半導體，進攻AI芯片和量子計算機
進軍AI芯片和量子計算機
據FT中文網報道，阿里巴巴(Alibaba)正在加大對尖端技術的投入，開發超高速量子計算機，并計劃明年在市場上推出其首款人工智能芯片。
這說明了美國和中國之間的人工智能“軍備競賽”如何在企業領域展開：阿里巴巴此舉與IBM等美國巨頭如出一轍。
中國科技公司也對美國發起的貿易戰和其他行為產生顧慮，因而希望提高自主能力，它們是芯片的大買家，從高通(Qualcomm)和英特爾(Intel)等美國企業購買大量芯片。而華盛頓方面對其所認定的知識產權盜竊行為感到惱火，同時在總體上對中國技術實力不斷增長感到擔心，因而正在叫停出售美國科技資產的交易，并收緊對合資企業的審批。
中國的另一個警鐘來自美國一度禁止向中國電信設備制造商中興通訊(ZTE)銷售芯片，以懲罰該公司對之前的處罰（源自其違反對伊朗制裁）采取忽悠對策。
阿里巴巴周三展示了量子計算和AI芯片研發路線圖，稱目標是支持該集團自己的云計算和物聯網技術，但最終將向外部客戶提供。
這將與其云計算業務的發展軌跡相仿，該業務最初被用作開發專有內部技術的手段，但后來發展成為一塊業務，在最近一個季度產生7.1億美元營收。
與IBM邁出的類似步伐一起，阿里巴巴的舉動使人們更加相信，能夠勝過當今最強大的超級計算機的首臺實用的量子機器，離問世不遠了。
IBM和其他美國集團已經開發出小規模演示系統，這些系統利用“態疊加”（一個電子可以同時存在于兩種狀態）之類的量子效應。通過同時表示“1”和“0”，這類機器中的量子位(qubit)將能夠比當今數字計算機進行復雜得多的運算。
展開 阿里巴巴宣布研制出全球最強量子電路模擬器“太章” 通信開銷少告別超級計算機
*“太章”模擬的隨機量子電路規模（黑線）與谷歌量子硬件可以實現的規模(紅線) 比較（基于谷歌在[Characterizing quantum supremacy in near-term devices]中對7x7的估計）*
作為基準的隨機量子電路是谷歌提出為實現“量子霸權”的算法。“量子霸權”指的是量子處理器的規模和精度到達無法被經典計算模擬的程度。谷歌今年3月份提出了未來工作的目標：72比特高精度的量子處理器。“太章”的結果表明這一計劃中的處理器如果只運行該基準算法仍不足于達到量子霸權。
本次研究成果也提交到預印本網站arXiv，文章并列第一作者為量子實驗室量子科學家陳建鑫博士與實習生張放，作者還有實習生黃甲辰和Michael Newman博士。
阿里巴巴量子實驗室由美國密西根大學終身教授、世界著名量子科學家施堯耘擔任首席量子技術科學家、量子實驗室主任。兩次理論計算機最高獎哥德爾獎得主、匈牙利裔美國計算機科學家馬里奧·塞格德（Mario Szegedy）于今年年初也加入該實驗室。實驗室正處于人才引進的高速增長時期。
2016年，谷歌提出通過實現二維陣列MxN對應的量子比特上的一類特定隨機量子電路來實現量子霸權的方案，這一類特定隨機量子電路通常被稱為量子霸權電路。在方案中，認為當該二維陣列上的比特數(MN)達到50, 電路的深度（層數）到達40左右，現有世界上最強大的超級計算機也無法有效模擬這樣的電路。
谷歌的硬件團隊希望將在9量子比特1維陣列中實現的1%讀取誤差，0.1%單比特門誤差，0.6%兩比特門誤差保持到更大規模的量子系統來實現這樣的霸權電路，并通過這個特定任務，實現量子硬件對當前世界上最強大的經典計算資源的超越。此后，若干研究團隊紛紛在不同的超級計算機上對該類電路進行模擬。
展開 上海交大團隊實現全球最大規模光量子計算芯片
繼近日阿里巴巴量子實驗室施堯耘團隊宣布成功研制出當前世界最強的量子電路模擬器太章之后，5月11日，Science子刊Science Advances以“Experimental Two-dimensional Quantum Walk on a Photonic Chip”為題發表了上海交通大學物理與天文學院金賢敏研究團隊最新研究成果，報道了世界最大規模的三維集成光量子芯片，并演示了首個真正空間二維的隨機行走量子計算。同時，這也是國內首個光量子計算芯片。這項研究進展對于推進模擬量子計算機研究具有重要意義。
量子計算(quantum computation) 的概念最早由阿崗國家實驗室的P. Benioff于80年代初期提出，他提出二能階的量子系統可以用來仿真數字計算；稍后費曼也對這個問題產生興趣而著手研究，并在1981年于麻省理工學院舉行的First Conference on Physics of Computation中給了一場演講，勾勒出以量子現象實現計算的愿景。費曼認為自然界本質上是遵循量子力學的，只有用遵循量子力學的裝置，才能更好地模擬它，這個力學裝置就是量子模擬器。目前量子模擬器研究中，人們更多關注的是它的量子加速能力，通常情況下，一個量子模擬器所操控的量子比特數越多，它的運算能力就越強。2011年5月11日，加拿大量子計算公司D-Wave于正式發布了全球第一款商用型量子計算機“D-Wave One”。
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與傳統計算機不同，量子計算是使用量子比特來存儲數據，并且量子不像半導體只能記錄0與1而是可以同時表示多種狀態，量子計算的優勢在于，一個40位的量子計算機能在很短時間內解開1024位計算機花數十年才能解決的問題。近年來，關于通用量子計算機的新聞屢見于報端，IBM、谷歌、英特爾等公司爭相宣告實現了更高的量子比特數紀錄。
展開 全北大學研究團隊開發顯示用量子點光致發光色彩可變技術
CINNO Research產業資訊，近日，根據韓媒韓國講師新聞報道，韓國全北大學宣布稱，李承熙教授研究團隊(工科研究生院納米融合工程系、高分子納米工程系、JBNU-KIST產學研融合系)的研究教授金民秀利用有機和無機復合納米散射體成功開發出可實現顯示量子點光致發光色轉換效率最大化的技術。
?左起分別為：金民秀研究教授、李多妍(畢業生)、鄭河英(碩士在讀生)
量子點(Quantum dots) 作為新一代顯示材料，因其能夠實現高色域顯示和更加多樣化的顏色表現而備受矚目。當前，商業化的量子點顯示將這些量子點做成sheet形態在聚合物基質上，插入到液晶顯示的背光(backlight)前，或者最近在Blue OLED之上，以噴墨印刷技術形成Red、Green像素，將每個像素點實現從藍色光到紅色及綠色光變換的方式，應用于高端電視領域。此時，量子點接受特定顏色，用另一種顏色進行色彩轉換，稱為光致發光(Photoluminescence)，當這種光致發光效率作為顯示屏應用時，是非常關鍵的要素。
為提高這種光致發光效率，研究者們一直嘗試通過不同的量子點合成方式。而李承熙教授的研究團隊則在高分子基質內，成功構建了有機-無機復合納米散射體，開發出了一種新技術，即使使用相同的量子點，也能顯著提高色彩轉換效率。這種納米散射體結合了聚合物分散液晶（PDLC），一種在智能窗戶應用中展現出巨大潛力的材料，以及具有高UV反射率的二氧化鈦（titanium dioxide）納米粒子的復合體，這種材料常用于UV阻隔劑。
通過光聚合相分離技術，形成了PDLC類型的納米散射體，促使該色彩轉換層內光向及散射特性的優化，使藍光在沒有色色轉換的情況下不會泄露，從而繼續與內部的量子點相互作用，從而實現色彩轉換效率的最大化。
展開 LITESTAR 4D應用：植物照明中光量子通量密度（PPFD）的計算
設計要求
選擇合適的LED燈具，光照均勻，查看光量子通量密度（PPFD）判斷其合理性
設計內容
室內植物照明
設計方案（截取部分報表）
中外科研人員合作開發出一款光量子硅基芯片
圖片來源：強曉剛/布里斯托大學
通過允許將數十億個晶體管封裝在單個芯片上，硅為我們擁有今天的計算機做出了舉足輕重的貢獻。而且，將來還會出現基于它的更強大的計算機。
最近，一個由中國、英國和澳大利亞的研究人員組成的合作研究團隊研發出了一種可對單光子進行操縱以制造光量子處理器的硅芯片。“我們制造了一種光量子處理器，它可以創建和操縱使用光子編碼的兩個量子比特，可用于通用的雙量子比特量子計算。” 位于長沙的國防科技大學的助理研究員強曉剛說。他是發表在9月期的《自然·光子學》（Nature Photonics）上的論文“Large-scale silicon quantum photonics implementing arbitrary two-qubit processing”的第一作者，這篇論文介紹了這個團隊的研究成果。
量子計算建立在量子力學不可思議的規則基礎上，這使得它有可能執行傳統計算機設計永遠無法實現的計算，例如快速破解加密代碼或模擬大爆炸。量子計算機基于量子比特，后者類似于傳統計算中的比特。但與我們熟悉的傳統計算機的1和0不同的是，量子比特可以疊加，同時保持多個狀態，從而擴大了其計算能力。它們也可以糾纏在一起，因此測量一個量子比特可以提供有關另一個量子比特狀態的信息。
IBM和Google等公司都在努力開發具有足夠多相連在一起的量子比特的設備來執行強大的計算。但到目前為止，它們只實現了將幾十個量子比特相連接。最有競爭力的量子比特是超導量子比特，采用激光捕獲離子和原子并將它們冷卻到冷卻到接近絕對零度。超導量子比特的問題在于，隨著系統中量子比特數的增加，它們與外部世界交互的可能性越大，它們就越有可能失去量子態（即相干態），并變得無用。
但光子不會有這個問題，強曉剛說。“光子不會與環境相互作用，因此我們不會遭遇相干態時間短的問題。”
展開 中國光量子比特糾纏數目逐次刷新世界紀錄意義何在？
汪喜林解釋，現在通過操縱一個光子的偏振、路徑和軌道角動量等多種自由度，讓一個光子編碼3個光量子比特，這樣6個光子就能編碼18個光量子比特，實現18個光量子比特的糾纏，同時有效緩解了因光子數增加而可能帶來的種種問題。
未來量子計算機可應用于需要大規模計算的科學難題
“量子比特糾纏的數目越大，可實現的量子計算的能力就越強。”團隊負責人介紹，他們希望通過未來3年到5年努力，在量子計算方面能實現約50個糾纏量子比特的相干操縱，使其計算能力在某些特定問題的求解上，媲美或超越目前最好的經典超級計算機。
而根據理論預計，量子計算的前景遠不止于此。汪喜林說，借助量子計算的并行性帶來指數級的加速，將能遠遠超越現有經典計算機的速度。當量子計算時代到來時，利用GHz時鐘頻率的量子計算機求解一個億億億變量的線性方程組，將只需要10秒鐘。而現在，即便是用世界上最快的超級計算機也至少需要幾百年。
“如能糾纏操縱100個粒子，在對某些特定問題的求解方面，量子計算的計算能力可達目前全世界計算能力總和的100萬倍。當量子計算機應用之時，現在的氣象預報、藥物設計等需要大規模計算的科學難題，將有望迎刃而解。”汪喜林舉例，比如現在的氣象預報，想要預報1個月后的天氣可能需要100天的計算時間，但計算上100天之后也就沒了預報的意義，但將來應用了量子計算之后，1個月后的預報可能幾秒鐘的計算時間就可以完成。（來源：人民日報）
展開 加州理工開發出可瞬間存儲數據的光量子內存芯片
Caltech光量子內存芯片的想象圖
據外媒報道，加州理工大學的研究人員們，已經開發出了一款能夠以“光的形式”、“納米級速度”存儲量子信息的計算機芯片。這標志著量子計算機和網絡的一項最新突破，在更小的設備上實現更快的信息處理和數據傳輸。傳統計算機系統中的內存部件，只能將信息以“0”或“1”的形式存儲。盡管仍處于實驗階段，但量子計算機的基本原理還是一樣的，即以“量子比特”來存儲數據 —— 除了“0”和“1”，量子比特還允許兩種狀態共存。
類似 Caltech 開發的這種光量子設備，能夠以光子的形式存儲和攜帶信息。因其沒有電荷或質量，所以更快速、更安全。論文一作 Tian Zhong 表示：
這項技術不僅可以讓量子內存設備極小化，還能夠更好地控制單個光子和原子之間的交互。
該芯片由一列內存模組構成，每一格的長度為 15 微米、寬度為 0.7 微米，大小與紅細胞相當。這些模塊包含了由摻雜稀土離子的晶體所造的“光學共振腔”（optical cavities），是專為捕捉和控制光子而設計的。
在將模塊降溫至 0.5 開爾文（-727.7℃ / -458.8℉）之后，研究團隊借助一道重度過濾激光束，將單個光子發射到每個模塊中（然后它們被稀土離子所吸收）。
光子會在那里被保持 75 納秒的時間，然后被再度釋放。之后研究人員們檢查了這些光子，看它們是否仍攜帶相同的信息。研究團隊稱，其錯誤率僅 3% 。
為了讓這種芯片成為量子網絡中遠距離傳輸信息的一種切實選擇，研究人員們還需要將數據的存儲時間持續至少 1 毫秒。
這是他們下一步的主要工作，此外也會尋找將芯片集成到其它電路中的方法。論文通訊作者 Andrei Faraon 表示：
可用來傳輸量子信息的這類設備，是未來研發光量子網絡不可或缺的部件。
展開 新型保護材料保障光在計算機芯片上“無泄漏”通行
渡大學等開發的各向異性超材料波導包層
用光基組件替代傳統計算機部件，可大幅度提高計算機的運算速度。然而光在通過計算機芯片時，往往容易出現“漏光”現象，從而導致信息泄漏與混亂。據每日科學網7月30日報道，《自然通訊》（Nature Communications）載文稱，普渡大學（Purdue university）領導的研究團隊開發了一種新型各向異性波導包層，可有效遏制“漏光”現象（尤其是急彎處的光反射和散射）。這對光子與電子設備的集成、提高通信速度和降低功耗均有重要意義。普渡大學電氣與計算機工程助理教授祖斌·雅各布（Zubin Jacob）說：“我們希望波導傳輸的信息能沿著‘彎道’行進，同時不會像熱量那樣出現散失。這是一個巨大的挑戰。”
波導包層的獨特性能源于其各向異性：在此設計下，光能以不同速度向不同方向傳播。研究人員通過控制包層的各向異性，可防止光線從既定軌道泄漏到其他波導中，進而避免信息串擾或信息混合。而由光攜帶的信息被“全內反射”反射回來，穩定限制在原波導內。普渡大學電氣與計算機工程研究生科研助理薩曼·雅哈尼（Saman Jahani）說：“我們開發的波導是一種極具深度的結構，發生泄漏的可能性非常小。這種方法可為在計算機芯片上實現密集光子集成鋪平道路，不必擔心‘光漏’的影響。”
編譯：雷鑫宇 審稿：三水 責編：張夢
期刊來源：《自然通訊》
原文鏈接：https://www.sciencedaily.com/releases/2018/07/180730145421.htm
中文內容僅供參考，一切內容以英文原版為準。
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