科学家构建出未来光量子计算机的关键

　　充分发挥量子计算机潜力的方法之一是将它们构建在基于光和物质的特性上——这样，信息可以被存储和处理，又可以以光速传播。

　　科学家们刚刚向这个目标又迈进了一步，成功地产生了有史以来最大的光和物质混合粒子。

　　这些被称为里德堡极化子的准粒子是在一块含有氧化亚铜 (Cu2O) 晶体的帮助下制成，纳米比亚是世界上少数几个可出产宝石级质量氧化亚铜的地方之一。

　　这一成就使我们更接近于生产出可以运行这些里德伯极化子的量子模拟器。

　　“用光制造量子模拟器是科学的圣杯，”英国圣安德鲁斯大学的物理学家 Hamid Ohadi 说，“我们创造里德堡极化子，这是它的关键成分，是朝着这个方向迈出了一大步。”

　　里德堡极化子如此特别的原因在于它们不断地从光到物质再转换回来。研究人员将光和物质比作同一枚硬币的两个面，这是极化子可以相互作用的物质面。

　　因为光粒子移动很快，但不会相互影响。物质速度较慢，但它能够相互作用。将这两种能力结合在一起有助于释放量子计算机的潜力。

　　这种灵活性对于管理在观察到之前仍未定义的量子态至关重要。距离建立功能齐全的量子计算机还有一段长路，但我们现在比以往任何时候都更接近。

　　里德堡极化子通过激子和光子的耦合形成。氧化亚铜是一种超导体，是允许电子无阻力流动的材料——之前的研究表明它含有巨大的里德堡激子。

　　激子是电中性准粒子，可以在适当的条件下强制与轻粒子耦合。这些在氧化亚铜中发现的大激子能够在称为法布里-珀罗微腔的特殊装置中与光子耦合——本质上是一个镜面三明治。

　　“在 eBay 上购买铜矿石很容易，”圣安德鲁斯大学的物理学家 Sai Kiran Rajendran 说。 “挑战在于制造存在于极窄颜色范围内的里德堡极化子。”

　　研究人员在他们的论文中写道：“这些结果为实现强相互作用的激子-极化子和利用芯片上的光探索物质的强相关相铺平了道路。”

　　该研究已发表在《自然材料》上。