上图所示为，该项目的研究员。图片来源：皇家墨尔本理工学院。

科学家已经开发了一种用于处理拓扑量子信息的新型光子芯片，这种芯片为今后更多的稳定的量子计算机研发提供技术选择。

由皇家墨尔本理工学院大学的Alberto Peruzzo博士领导的研究小组首次证明，量子信息可以与芯片上的拓扑电路以一定距离进行编码、处理和传输。这项研究发表在《科学进展Science Advances》杂志上。

这一突破将有助于新材料以及新一代计算机的发展以及有助于对基础科学的更深的理解。

研究人员与来自米兰理工大学和苏黎世联邦理工学院的科学家合作，利用拓扑光子学（一个快速增长的领域，旨在研究新光学背景下物质的拓扑相位的物理学）利用“分束器”制造出一种具有高精度光子量子门的芯片。

“我们预期新的芯片设计将为研究拓扑材料中的量子效应开辟新途径，并为集成光子学技术中的拓扑稳健的量子处理领域开辟新的领域，” Peruzzo说，他是量子计算和通信技术卓越中心（CQC2T）的首席研究员，还是和皇家墨尔本理工学院量子光子学实验室主任。

“拓扑光子学具有不需要强磁场的特点，并且具有固有的高相干性、室温操作和易于操作的特点，”Peruzzo说。

“这些是量子计算机规模化的基本要求。”

该小组复制了著名的Hong-Ou-Mandel (HOM)实验，该实验采用两个光子，即光的终极成分，并根据量子力学定律对其进行干涉，该小组首次能够利用光子芯片来证明拓扑状态可以实现高保真量子干涉。

HOM干涉实验是光量子计算的核心，它对误差非常敏感。拓扑保护状态可以增加量子通信的鲁棒性，减少量子技术中普遍存在的噪声和缺陷。这对于光量子信息处理特别有吸引力。

“以前的研究集中在使用经典激光的拓扑光子学上，它表现为一种经典波。在这里，我们使用单光子，它根据量子力学来表现。”皇家墨尔本理工学院的博士生Jean Luc Tambasco博士说。

演示高保真量子干涉是使用单光子进行量子通信传输精确数据的先兆，而单光子是全球量子网络的重要组成部分。

“这项工作交叉了量子技术和拓扑绝缘体的两个蓬勃发展的领域，可以导致新材料、新一代计算机和基础科学的发展，” Peruzzo说。

这项研究是量子计算和通信技术卓越中心光子量子处理器项目的一部分，该卓越中心正在开发利用光学和硅处理器的并行方法，以尝试开发第一个量子计算系统。

量子计算和通信技术卓越中心的澳大利亚研究人员在量子信息领域确立了全球领先地位。开发出独特的技术，在单个原子和光子水平上操纵物质和光，研究小组已经展示了固态中保真度最高、相干时间最长的量子位；固态中最长寿的量子存储器;以及在光子量子位上运行小规模算法的能力。

来源：https://phys.org/news/2018-09-photonic-chip-robust-quantum.html

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