ORNL科学家演示新型qudits量子点 64维量子空间蕴含巨大潜力

（来自：ORNL）

有趣的是，ORNL 研究团队提出了一种被称作“qudits”的新兴量子比特，宣称能够让普通量子比特（qubit）更上一层楼。

文章指出，qudits 理论上可包含数十种不同的值、而不像量子比特那样只有两种值，因而能够极大地提升数据处理和存储的潜力。

更棒的是，qudits 对可能破坏量子比特的外部“噪声”也更具弹性。不过难点在于，人们很难测量或读取存储在 qudits 上的数据。

有鉴于此，ORNL、普渡大学（Purdue University）和瑞士洛桑联邦理工学院（EPFL）的研究人员们，开发了一项能够更可靠地生成和读取 qudits 的新技术。

实验表明，其能够生成容纳多达 8 个信息级别的量子点。再将之成对量子纠缠，以生成 64 维的“量子空间”（quantum space），从而实现四倍于以往的研究成果。

为此，研究人员先得将激光照射到微环谐振器中。这个小圆形结构可产生具有 8 维状态的光子对，在以对的颜色频率纠缠到一起后，便可产生一个理论上可容纳多达 64 个数据值的量子空间。

接着研究人员使用电光相位调制器，以不同方式混合不同频率的光，再借助脉冲整形器修改这些频率的相位。此前这些仪器已被用于电信领域，但本例用却用于随机执行操作。

此举可产生诸多不同类型的频率相关性，然后科学家们利用统计方法和模拟对其展开分析，以找到最适合量子信息系统的频率相关性。

展望未来，ORNL 团队还计划将这些纠缠光子沿光纤发送，以测试诸如量子隐形传态和纠缠交换之类的特性、为将来的量子通信协议打好坚实的基础。

左起为 Hsuan-Hao Lu 和 Joseph Lukens（ORNL 量子实验室）

有关这项研究的详情，已发表于 2022 年 7 月 27 日的《Nature Communications》期刊。

原标题为《Bayesian tomography of high-dimensional on-chip biphoton frequency combs with randomized measurements》。