史蒂文斯理工学院 史蒂文斯理工学院的黄玉平和他的同事展示了一种可以与其他光学元件集成的量子电路，为高速、可重构和多面量子器件铺平了道路
学分:史蒂文斯理工学院探索实验室 超高速量子计算机和通信设备可能会彻底改变我们生活的无数方面——但首先，研究人员需要一种快速、高效的纠缠光子对来源，这种系统可以用来传输和操纵信息
史蒂文斯理工学院的研究人员已经做到了这一点，不仅创造了一种效率比以前高100倍的基于芯片的光子源，而且使大规模量子器件集成触手可及
“长期以来，人们一直怀疑这在理论上是可能的，但我们是第一个在实践中证明这一点的人，”加拉格尔大学物理学副教授、量子科学与工程中心主任黄玉平说
为了创造光子对，研究人员在精心雕刻的纳米微腔中捕捉光线；当光在空腔中循环时，它的光子共振并分裂成纠缠对
但是有一个问题:目前，这样的系统效率极低，在单个纠缠光子对不情愿地从另一端滴出来之前，需要一束包含数亿个光子的激光
黄和他在史蒂文斯的同事现在已经开发出一种新的基于芯片的光子源，其效率是以前任何设备的100倍，允许每秒钟由单个微瓦功率的激光束产生数千万个纠缠光子对
“这是量子通信的一个巨大的里程碑，”黄说，他的作品将在12月份出版
17期《物理评论快报》
黄与史蒂文斯的研究生马和陈家洋合作，在实验室先前研究的基础上，将极高质量的微腔雕刻成铌酸锂晶体薄片
跑道形空腔内部反射光子，能量损失极小，使光能够循环更长时间，并以更高的效率相互作用
通过微调温度等附加因素，该团队能够创造出前所未有的明亮纠缠光子对源
实际上，对于给定的入射光量，这使得光子对的产生量大大增加，从而大大降低了为量子组件提供能量所需的能量
该团队已经在研究进一步完善其过程的方法，并表示他们预计将很快实现量子光学的真正圣杯:一个可以将单个入射光子转化为一对纠缠的出射光子的系统，在此过程中几乎不会浪费能量
“这肯定是可以实现的，”陈说
“在这一点上，我们只需要渐进的改进
" 在此之前，该团队计划继续完善他们的技术，并寻找使用光子源驱动逻辑门和其他量子计算或通信组件的方法
黄解释说:“因为这项技术已经是基于芯片的，我们准备开始通过集成其他无源或有源光学元件来扩大规模。”
黄说，最终目标是使量子设备高效、廉价地运行，从而可以集成到主流电子设备中
“我们想把量子技术带出实验室，这样我们每个人都能从中受益，”他解释道
“不久的将来，我们希望孩子们的背包里有量子笔记本电脑，我们正在努力实现这一目标
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