“超表面”器件能集成光子量子操作

据最新一期《科学》杂志报道，美国哈佛大学研究人员开发出一种新型光学器件，即“超表面”，可在单一的平面上完成复杂量子操作。超表面可同时承担多种传统光学元件功能，解决了光子量子信息处理领域长期存在的体积庞大、组件繁多等扩展性难题，有望推动常温下量子计算和量子网络的实现。光子是光的基本粒子，具有高速、抗干扰的特性，正逐渐成为常温下高速传输信息的有力候选者。通常，要将光子引导至所需的量子态，需要在大型芯片上布设复杂的波导结构，或使用由透镜、反射镜、分束器等构成的庞大装置。这些组件使光子之间能够实现纠缠，而纠缠正是量子信息并行传输与处理的关键机制。然而，构建并维护这样的复杂系统颇具挑战，因为它们依赖大量精密易损的部件，难以扩展。如果大部分装置可以被一个超薄的单一表面取代，使所需构件大大减少，而它操控光的方式却丝毫不逊于传统系统，会怎么样？此次，哈佛团队开发的超表面提供了一种集成化解决方案，有望彻...