科學家將在芯片上實現量子糾纏

　　量子運算將推動未來的電腦革命，催生性能超越大型超級電腦的小型硬體系統(tǒng)，且配備能阻絕所有駭客、無法破解的加密功能;不過在量子運算領域還缺了一塊，也就是愛因斯坦(Einstein)所提出的“鬼魅般的遠距作用(spookyactionatadistance)”──量子糾纏，指的是可靠來源的糾纏光子會反映彼此的狀態(tài)，無論它們在標準CMOS晶片上距離多遠。

　　而現在義大利帕維亞大學(UniversitadegliStudidiPavia)的科學家聲稱，他們已經與英國格拉斯哥大學(UniversityofGlasgow)以及加拿大多倫多大學(UniversityofToronto)合作，突破了這個工程上的最后障礙。

　　“我們的想法是將雷射光打入一個微小的環(huán)中，提高兩個光子交互作用的概率;我們認為這種方法特別可以用來產生糾纏的光子對。”帕維亞大學教授DanieleBajoni表示：“以往我們發(fā)現，把光局限在環(huán)狀振諧器(resonator)內，能大幅強化光與物質之間的交互作用，最新的實驗結果顯示那是可以透過設計達成、并非偶然的現象?！?/p>

　　晶片上的量子糾纏現象最立即的應用就是無法破解的加密，晶片廠商所要做的只有打造矽光子環(huán)狀振蕩器以及流行的量子加密演算法，就能產生在實驗室經過證實的糾纏現象(但科學家們是利用笨重的昂貴儀器而非廉價的晶片)。

　　Bajoni解釋，利用量子糾纏現象最常見的加密演算法就是Eckert協(xié)議，其原理基本上就是讓傳遞資訊的雙方(代號是Alice與Bob)交換一組糾纏的光子對，例如把閑置的光子傳送給Alice，然后帶著訊號的光子則傳送給Bob;Alice會對她的光子執(zhí)行特定的量測，取得隨機的結果(例如1100101)，而如果Bob在他的光子上也執(zhí)行了正確的量測，因為糾纏現象，他所得到的隨機位元字串會跟Alice是一樣的。

　　“然后它們之間就能利用那個隨機位元字串加密訊號，再用一般頻道來傳送;”Bajoni表示：“而如果有人竊聽Alice與Bob之間交換的糾纏光子，其行為就會改變光子的特性，因此Alice與Bob就會發(fā)現有人在竊聽，并因此確保通訊的安全性?！?/p>

　　微小的20微米尺寸環(huán)狀振蕩器能發(fā)射連續(xù)的糾纏光子束，催生未來的量子電腦以及無法破解密碼的晶片

　　未來該研究團隊打算將利用已知的方法添加另一個矽光子對，打造能讓其他人也能使用的完整晶片上量子糾纏引擎;這種特殊加密方法產業(yè)界已經夢寐以求了數十年，現在可望因為這些科學家們發(fā)明的糾纏光子新來源而實現。

　　“顯然下一步是要把所需的零組件整合到晶片上;我們的實驗結果是使用矽晶環(huán)狀振蕩器做為糾纏光子的來源，但之后所發(fā)射光線的過濾以及糾纏的量測，則是透過外部的實驗設置完成?！盉ajoni指出，那些外部環(huán)境設置最終都能被整合到一個晶片里;而透過來自不同合作團隊的相關研究成果，他們也找到了將濾光片(spectralfilters)與環(huán)狀振諧器整合的方法。

　　Bajoni表示：“未來我們將在一個完全整合的平臺上打造必備的干涉儀(interferometer)，甚至是探測器(detector);最終目標是讓兩顆晶片透過光纖連結，為完整的量子加密解決方案執(zhí)行關鍵的資料交換?！鄙鲜鲅芯康耐暾撐目蓞⒖即诉B結。