单光子的量子处理器

“没有什么是不可能的 ！”根据这句座右铭，物理学家从量子动力学司的教授 Gerhard Rempe （主任在马克斯 · 普朗克量子光学研究所） 设法实现两个光量子在主要演员的量子逻辑门。这种努力的困难是光子通常做根本不能进行交互，但通过彼此不受干扰。这使它成为理想的量子信息传输但不是适合在其处理。科学家们通过发挥辅助第三种粒子克服了这个陡峭的障碍︰ 单个原子被困在里面就有了调停人的角色的光学谐振腔。”我们门实施的鲜明特征是光子的相互作用是确定性”，解释了博士斯蒂芬 · 里特。”这是未来的、 更复杂的应用程序，如可扩展量子计算机或全球量子网络的必要条件。
 
在所有现代计算机，数据处理基于信息被二进制编码，然后处理使用逻辑操作。这样做是使用所谓的逻辑门，这将预定义的输出值分配给每个输入通过确定性协议。同样的信息处理中的量子计算机，量子逻辑门是关键的要素。为了实现通用量子计算机，有必要每个输入的量子比特可以导致其他量子比特的最大变化。实际的困难在于量子信息的特殊性质︰ 与经典比特，它不能被复制。因此，误差修正的经典方法不能应用，和门必须用于携带信息每单光子的功能。

由于光子作为信息的载体 — — 的特殊重要性为例，为通信中的量子信息扩展量子网络 — — 实现确定性的光子光子门一直是长期目标。几种可能性进行编码光子量子比特之一就是对单光子极化状态的使用。然后国家”0″和”1″的古典位对应于两个正交偏振态。在双光子门口，每个光子的极化可以影响其他光子的极化。在经典逻辑门它是事先指定哪个输入的极化导致哪些输出两极分化。例如，第二个光子线性极化旋转 90 ° 如果第一个逻辑状态”1″，并在保持不变，如果第一个是在”0″。与古典逻辑门，将完全由这种描述，量子门可以在无限多的可能的输入状态。量子逻辑门已创建为这些每个输出状态的正确组合。

在实验中在这里提出了两个独立两极化的光子冲击，快速演替，谐振器，它由两个高反射率镜上。里面单铷原子被困与谐振腔形成一个强耦合的系统。谐振器放大光场的撞击光子启用直接原子双光子相互作用的原子中的位置。因此，光子获取操纵原子态，就像被从镜子里反射。当它到达镜子此后不久由第二个光子所测出这种变化。

经过自己的反思，这两个光子存储在 1.2 公里长的光纤为几微秒之内。同时，原子状态下测得。测量结果的条件的第一个光子极化旋转使第一第二个光子的反作用。”这两个光子同时也是永远不会在同一个地方，因此他们看不出彼此直接。然而，我们实现了一个最大的互动”，解释了巴斯蒂安 · 黑客，在实验的博士研究生。贴片加工

科学家实验可以证明 — — 根据选择的光子的偏振 — — 要么第一光子会影响第二次或反之亦然。为此，他们测量了不同输入国家这两个传出光子偏振态。从这些，他们生成”真值表”，对应于预期的门操作，因而表现出不同的光子光子门的业务模式。

案件时输入的两个光子极化选择这样他们互相影响是特别感兴趣的︰ 在这里两个传出光子形成纠缠。”从根本上产生纠缠的可能性使量子门区别于对应的经典。纠缠光子的应用之一是在量子态的隐形传态的时候”，解释 Stephan Welte，博士生在实验。

科学家们设想，新的光子光子门能铺平全光学量子信息处理。”光子通过光学量子网络的分布将允许连接任意数量的网络节点，从而使光子光子门作用中央处理单元 (CPU) 的可扩展的光学量子计算机的设置”，解释了教授 Gerhard Rempe。奥利维亚 · 迈耶-强化