（來(lái)自：ORNL）

有趣的是，ORNL 研究團(tuán)隊(duì)提出了一種被稱作“qudits”的新興量子比特，宣稱能夠讓普通量子比特（qubit）更上一層樓。

(資料圖片)

文章指出，qudits 理論上可包含數(shù)十種不同的值、而不像量子比特那樣只有兩種值，因而能夠極大地提升數(shù)據(jù)處理和存儲(chǔ)的潛力。

更棒的是，qudits 對(duì)可能破壞量子比特的外部“噪聲”也更具彈性。不過(guò)難點(diǎn)在于，人們很難測(cè)量或讀取存儲(chǔ)在 qudits 上的數(shù)據(jù)。

有鑒于此，ORNL、普渡大學(xué)（Purdue University）和瑞士洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院（EPFL）的研究人員們，開(kāi)發(fā)了一項(xiàng)能夠更可靠地生成和讀取 qudits 的新技術(shù)。

實(shí)驗(yàn)表明，其能夠生成容納多達(dá) 8 個(gè)信息級(jí)別的量子點(diǎn)。再將之成對(duì)量子糾纏，以生成 64 維的“量子空間”（quantum space），從而實(shí)現(xiàn)四倍于以往的研究成果。

為此，研究人員先得將激光照射到微環(huán)諧振器中。這個(gè)小圓形結(jié)構(gòu)可產(chǎn)生具有 8 維狀態(tài)的光子對(duì)，在以對(duì)的顏色頻率糾纏到一起后，便可產(chǎn)生一個(gè)理論上可容納多達(dá) 64 個(gè)數(shù)據(jù)值的量子空間。

接著研究人員使用電光相位調(diào)制器，以不同方式混合不同頻率的光，再借助脈沖整形器修改這些頻率的相位。此前這些儀器已被用于電信領(lǐng)域，但本例用卻用于隨機(jī)執(zhí)行操作。

此舉可產(chǎn)生諸多不同類型的頻率相關(guān)性，然后科學(xué)家們利用統(tǒng)計(jì)方法和模擬對(duì)其展開(kāi)分析，以找到最適合量子信息系統(tǒng)的頻率相關(guān)性。

展望未來(lái)，ORNL 團(tuán)隊(duì)還計(jì)劃將這些糾纏光子沿光纖發(fā)送，以測(cè)試諸如量子隱形傳態(tài)和糾纏交換之類的特性、為將來(lái)的量子通信協(xié)議打好堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

左起為 Hsuan-Hao Lu 和 Joseph Lukens（ORNL 量子實(shí)驗(yàn)室）

有關(guān)這項(xiàng)研究的詳情，已發(fā)表于 2022 年 7 月 27 日的《Nature Communications》期刊。

原標(biāo)題為《Bayesian tomography of high-dimensional on-chip biphoton frequency combs with randomized measurements》。