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    2024 年 6 月 7 日，结合国年夜会正式公布 2025 年为量子科学与技能国际年。这一公布表示着量子技能将迎来浩繁新的成长机缘。于Laser Focus World杂志（LFW）近来针对于量子技能的一次采访中，劳伦斯伯克利国度试验室的博士后学者Kaushalya Jhuria女士，分享了她的团队演示的一种于硅中形成电信波段光学量子位的要领。这类要领成立于现有的硅基计较基础举措措施之上，能实现将来可扩大的量子计较机。

图1：伯克利试验室加快器技能与运用物理部的博士后学者Kaushalya Jhuria女士，正于测试用在于硅中制造量子位的试验装配中的电子器件。

LFW：是甚么引发了您及团队从事量子位/量子收集方面的事情？

Jhuria：咱们的灵感来自在量子计较机的厘革潜力。量子计较性能够以远远跨越当前超等计较机的速率，解决人类康健、药物发明及人工智能等范畴的繁杂问题。创立一个可以逾越当前光纤技能的、安全高效的量子互联网的设法，也鞭策了咱们的事情。

LFW：您的团队是用甚么要领实现量子位的？

Jhuria：咱们利用了一台飞秒激光器，它发出仅连续万万亿分之一秒的极短能量脉冲。这类激光使咱们可以或许切确地对准硅中掺杂了氢及碳的特定区域，以创立量子位。这些量子位被称为量子发射器、色心或者自旋光子量子位，可以长间隔传输信息，很是合适构建可扩大及安全的量子收集。

LFW：请先容一下这项研究中所采用的激光装配。

Jhuria：咱们的激光装配具备超快飞秒激光体系，其可以向硅中的微不雅方针提供切确节制的能量脉冲。该装配包括调治激光强度及定位的机制，以确保切确的量子位形成。咱们还有利用一个近红外探测器（具备单光子级敏捷度，可举行高精度丈量）来阐发量子位的光致发光旌旗灯号，这有助在咱们理解及优化它们的特征。

图2：利用超快激光脉冲（飞秒或者万万亿分之一秒）于硅中的特定位置创立高质量的色心（量子位）。右上角的插图显示了试验不雅察到的来自量子位的光旌旗灯号（光致发光），其布局显示于底部。（图片来历：Kaushalya Jhuria/伯克利试验室）

LFW：这项技能的最年夜特色是甚么？

Jhuria：这项研究最年夜的特点是，咱们的要领可以或许于硅中实现可编程及切确的量子位创立及湮灭，这对于在开发可扩大的量子计较机及收集至关主要。这项技能成立于现有的硅基技能的基础上，使其合适年夜范围出产。

它的重要利益是有可能创立靠得住且彼此毗连的量子体系，可以或许处置惩罚经典计较机没法处置惩罚的繁杂计较。

LFW：请分享一下项目研究中使人感应惊喜的高光时刻。

Jhuria：最冲动人心的时刻之一是从头发明了所谓的Ci中央，这是一种具备自旋光子量子位远景的量子发射器。咱们从初期文献中就知道了Ci中央，但用咱们的要领乐成地创造它还有是挺出人意表的。当利用广泛合用的离子注入要领，然后于惰性气体气氛下举行快速热退火时，硅中常见的量子发射体，如G中央，很轻易形成。

于咱们的要领中，咱们起首用形成气体取代惰性气体的退火气氛，以于硅晶格中引入分外的氢。经由过程如许做，凡是存于的及占主导职位地方的G中央被钝化，同时形成更有远景的Ci中央。于这里，氢的插手使Ci中央的亮度提高了几个数目级 这是咱们于试验及对于中央布局的理论阐发中发明的一个意想不到的效果。这一冲破是一个冲动人心的主要时刻，它验证了咱们的要领，并为特定运用量身定制色心斥地了新的可能性。

另外一个冲动人心的时刻是，咱们可以于单个量子发射器级别用飞秒激光脉冲切确编程这些量子位的写入及擦除了。

看到咱们的理论事情于试验室中变为实际，也让咱们倍感欣喜。

LFW：这项事情都降服了哪些挑战？

Jhuria：咱们的重要挑战包括提高量子位形成的精度及效率，并确保其于热轮回及室温下的不变性。其他挑战包括将这些量子位集成到繁杂的量子装备中，并实现差别量子位之间靠得住的彼此作用，这对于量子纠缠至关主要。

LFW：这项技能的潜于运用有哪些？

Jhuria：咱们的事情有许多潜于的运用。构建具备数千个毗连的量子位的量子计较机，是一项巨年夜挑战，扩大量子信息处置惩罚能力将需要高效的量子互连。

咱们的技能可用在解决这些挑战，并鞭策量子收集及量子互联网的成长。这将对于安全通讯、数据加密及之前所未有的速率处置惩罚年夜型数据集，孕育发生庞大影响。金融、医疗保健及人工智能等行业，可以从这些前进中受益不浅。

LFW：您及团队接下来的事情规划是甚么？

Jhuria：下一步，咱们会将这些光学量子位集成到现实的量子器件中，如光腔及波导，以研究它们的彼此作用并优化它们于各类运用中的机能。咱们还有致力在发明其他新的自旋光子量子位，其特征会针对于特定的量子计较及收集使命量身定制。

终极，咱们将努力开发一个功效齐备、可扩大的量子收集，毗连当地量子信息处置惩罚节点。

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