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由英国布里斯托大学领导的国际研究团队已经证明，光可用于实现多功能量子处理器。他们通过设计一种能够引导单个光粒子的硅芯片来实现这一目标。被称为波导的轨道能够引导硅中的光子，就像光纤一样，以编码“量子比特”这种所谓的量子比特信息。 这些波导的螺旋路径用于产生光子（光的量子粒子），然后在处理器电路周围布线以执行不同的任务。这种小型器件可用作执行各种量子信息实验的科学工具，同时展示如何通过大规模制造工艺设计功能齐全的量子计算机。 在今天的台式计算机、超级计算机和智能手机中，“位”采用“1”或“0”的形式，这是目前使用的所有计算机所基于的基本构建块。而量子计算机基于“量子比特”，可以处于0和1状态的叠加。多个量子比特也可以以称为量子纠缠的特殊方式链接。这两种量子物理特性为量子计算机提供了动力。 一个挑战是制造可以重新编程以执行不同任务的量子计算机处理器，就像我们今天的计算机可以重新编程以运行不同的应用程序一样。 第二个挑战是如何制造量子计算机，使其许多部件可以以非常高的质量制造并最终以低成本制造。 布里斯托团队一直在使用硅光子芯片作为尝试大规模构建量子计算组件的一种方式，研究结果发表在《自然·光子》杂志上，证明可以在一个集成芯片内完全控制两个量子比特的信息。这意味着可以使用两个量子位实现的任何任务都可以通过该器件进行编程和实现。 文章第一作者Xiaogang Qiang博士在布里斯托大学攻读博士学位期间完成了这项工作，现在在中国国防科技大学工作，他说：“我们演示的是一台可编程的机器，可以做很多不同的任务。这是一个非常原始的处理器，因为它只适用于两个量子比特，这意味着我们还有很长的路要走这项技术才能进行有用的计算。令人兴奋的是，目前已经在一个器件中实现可以用于制造量子计算机的硅光子学的不同特性。” 以前的光学实现方法太复杂了。位于布里斯托大学量子工程技术（QET）实验室的研究团队成员Jonathan Matthews博士补充说：“我们需要研究如何利用可扩展的技术制造量子计算机。我们认为硅片是一种很有前景的材料，部分原因在于已经为微电子和光电子行业开发硅片的所有投资。而在布里斯托尔开发的器件类型，例如所提供的器件类型，展示了量子器件的设计能力。我们已使用这种器件的近100,000种不同的重新编程设置来实现几种不同的量子信息实验。”
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