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微型激光芯片為量子通信增加新維度 非量子芯片使用比特存儲、傳輸和計算數據，而最先進的量子設備使用量子比特。比特可以是1或0，而量子比特是能夠同時為1和0的數字信息單位。在量子力學中，這種同時狀態(tài)被稱為“疊加”。疊加狀態(tài)大于兩個能級的量子比特被稱為量子電碼，它可存在于0、1和2等多個態(tài)中。  由于只有兩個能級的疊加，量子比特的存儲空間有限，對干擾的容忍度很低。新超維微型激光器（上圖）生成量子電碼，即具有四個同步信息級別的光子。維度的增加使得強大的量子通信技術更適合現(xiàn)實世界的應用。 此次，新實驗室設備的四能級量子密鑰使量子密碼學取得了重大進展，將信息交換的最大密鑰速率從每脈沖1比特提高到每脈沖2比特。該設備提供了四個層次的疊加，并為進一步增加尺寸打開了大門。 研究人員表示，最大的挑戰(zhàn)是標準設置的復雜性和不可擴展性。雖然知道如何生成這些四能級系統(tǒng)，但它需要一個實驗室和許多不同的光學工具來控制與維度增加相關的所有參數。現(xiàn)在，他們在單一芯片上實現(xiàn)了這一點。 量子通信使用處于嚴格控制的疊加態(tài)的光子。像位置、動量、極化和自旋這樣的屬性在量子水平上以多重性的形式存在，每一個屬性都由概率決定。只有在探測、觀察或測量時，才能確定量子系統(tǒng)在瞬間呈現(xiàn)出的特定性質。 |
