量子计算机研制成功图片,光量子计算机的曙光：科学家成功研制出量子光源

慕尼黑工业大学(TUM)的物理学家亚历山大·霍勒特纳(Alexander Holleitner)和乔纳森·芬利(Jonathan Finley)领导的一个国际团队成功地将光源置于原子厚度的材料层中，精确度仅为几纳米。这种新方法可以应用于量子技术的许多领域，从智能手机中的量子传感器和晶体管，到用于数据传输的新加密技术。

以前芯片上的电路依赖电子作为信息载体。在未来，以光速传输信息的光子将能够在光学电路中承担这项任务。设置量子光源，然后连接到量子光纤电缆和探测器，作为这种新芯片的基本构件。

光量子计算机的第一步

“这是迈向光量子计算机的第一步，”该研究的主要作者朱利安克莱因(Julian Klein)表示。“因为在未来的应用中，光源必须与光子电路耦合，例如波导，以便使基于光的量子计算成为可能。”

这里的临界点是光源的精确和精确可控的位置。在传统的三维材料如金刚石或硅中，量子光源是有可能产生的，但它们不能精确地放置在这些材料中。

已知的缺陷

然后，物理学家们用一层半导体二硫化钼(MoS2)作为起始材料，只有三个原子厚。他们用氦离子束照射它聚焦在一个小于1纳米的表面积上。

为了产生光学活性缺陷，所需要的量子光源，钼或硫原子被精确地锤出了这一层。这些缺陷是所谓的激子陷阱，即电子-空穴对，它们随后会发射出所需的光子。

从技术上讲，沃尔特·肖特基研究所纳米技术和纳米材料中心的新型氦离子显微镜对实现这一目标至关重要。

在通往新光源的路上

该团队与慕尼黑工业大学、马克斯普朗克学会和不来梅大学的理论学家一起，开发了一个模型，该模型还描述了理论中观察到的缺陷处的能量状态。

在未来，研究人员还想创造更复杂的光源模式，例如横向二维晶格结构，从而研究多激子现象或奇异材料特性。

这是通往一个世界的实验大门，长期以来，这个世界只在所谓的玻色-哈伯德模型(Bose-Hubbard model)的理论框架内得到描述。玻色-哈伯德模型试图解释固体中的复杂过程。

量子传感器、晶体管和安全加密

不仅在理论上，而且在可能的技术发展方面也可能取得进展。由于光源在材料中总是具有相同的潜在缺陷，所以从理论上讲它们是不可分辨的。这允许基于量子力学纠缠原理的应用。

克莱因说:“把我们的量子光源非常优雅地集成到光子电路中是可能的。”“例如，由于高灵敏度，我们有可能为智能手机制造量子传感器，并为数据传输开发极其安全的加密技术。”