大阪大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)的一個研究小組演示了如何將以激光束圓偏振編碼的信息轉(zhuǎn)換為量子點中電子的自旋態(tài)，量子點分別是一個量子位和一個量子計算機候選者。這一成就代表了邁向“量子互聯(lián)網(wǎng)”的重要一步，未來的計算機可以迅速安全地發(fā)送和接收量子信息。

量子計算機具有根本不同的工作方式，因此它們有可能大大超越當前系統(tǒng)。代替處理離散的一和零，無論是存儲在電子自旋中還是通過激光光子傳輸?shù)牧孔有畔?，都可以同時處于多個狀態(tài)的疊加中。此外，兩個或更多物體的狀態(tài)可能會糾纏在一起，因此一個物體的狀態(tài)如果沒有另一個物體就無法完全描述。處理糾纏態(tài)使量子計算機能夠同時評估許多可能性，以及從一個地方到另一個地方傳輸信息，以防竊聽。

但是，這些糾纏狀態(tài)可能非常脆弱，僅持續(xù)幾微秒，然后才失去一致性。為了實現(xiàn)量子互聯(lián)網(wǎng)的目標，相干的光信號可以在此基礎(chǔ)上中繼量子信息，這些信號必須能夠與遠程計算機內(nèi)部的電子自旋相互作用。

大阪大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)的研究人員使用激光通過改變捕獲在其中的單個電子的自旋狀態(tài)，將量子信息發(fā)送到量子點。盡管電子不是通常意義上的自旋，但它們確實具有角動量，當吸收圓偏振激光時可以將其翻轉(zhuǎn)。

第一作者藤田孝文(Takafumi Fujita)說：“重要的是，這一動作使我們能夠在施加激光后讀取電子狀態(tài)，以確認其處于正確的自旋狀態(tài)。”“我們的讀出方法使用了保利排斥原理，該原理禁止兩個電子占據(jù)完全相同的狀態(tài)。在微小的量子點上，如果電子具有正確的自旋，則只有足夠的空間供電子通過所謂的保利自旋封鎖。”

量子信息傳輸已用于加密目的。高級作者Akira Oiwa說：“疊加態(tài)或糾纏態(tài)的轉(zhuǎn)移可以完全安全地分配量子密鑰。”“這是因為任何試圖截獲信號的嘗試都會自動破壞疊加，從而無法被監(jiān)聽而無法被監(jiān)聽。”

單個自旋的快速光學(xué)操縱是產(chǎn)生量子納米級通用計算平臺的有前途的方法。一個令人興奮的可能性是，未來的計算機可能能夠?qū)⒋朔椒ㄓ糜谠S多其他應(yīng)用程序，包括優(yōu)化和化學(xué)模擬。