由單光子控制的全光開關問世

美國麻省理工學院（MIT）電子研究實驗室（RLE）、哈佛大學以及奧地利維也納技術大學的科學家們最近研制出了一種由單個光子控制的全光開關，新的全光晶體管有望讓傳統計算機和量子計算機都受益。

新的全光開關的核心是一對高度反光的鏡子。當開關打開時，光信號能穿過這兩面鏡子，當開關關閉時，信號中約20%的光能穿過鏡子。如此一來，這對鏡子就構成了所謂的光學共振器。在ERL的實驗中，兩面鏡子間的空腔內充滿了超冷的銫原子組成的氣體。一般情況下，銫原子與穿過鏡子的光“井水不犯河水”。但如果某個“門光子”以不同的角度射入兩面鏡子的中間，將一個原子的一個電子推入更高能態，它就會改變空腔的物理特性，使光無法再通過空腔，令開關關閉。

隨著傳統計算機芯片上簇擁的晶體管越來越多，芯片的能耗與日俱增且變得更熱，這款全光晶體管或許可以解決這兩個問題。這款設備對量子計算機來說可能更有益處。科學家們已經使用激光捕獲離子和核磁共振制造出了原始的量子計算機，但很難讓量子比特保持疊加狀態，而光子更容易保持疊加狀態，科學家們可據此制造出一系列處于疊加狀態的光學電路。更重要的是，烏勒提表示，傳統晶體管可以將電信號內的噪聲過濾掉，而量子反饋則能將量子噪聲抵消，因此，人們能制造出通過其他方法無法獲得的量子狀態。

這一開關也能用做目前還沒有的光探測器：如果光子撞上了原子，光無法通過空腔，這意味該設備可以在不破壞光子的情況下探測其蹤跡。

（欄目編輯：梁曉英）