100光子的分辨率和无偏随机数的量子生成

实验设置。脉冲源均匀地分成三段，每段耦合到过渡边缘传感器检测器通道。图片来源：美国能源部杰斐逊实验室和弗吉尼亚大学
核物理和量子信息专家已经展示了光子数解析系统的应用，该系统可以精确解析100多个光子。这一壮举是量子计算开发工作能力向前迈出的重要一步。它还可能实现真正随机数的量子生成，这是为军事通信和金融交易等应用开发牢不可破的加密技术的长期目标。该探测器最近在Nature Photonics上报道。
世界各地的物理学家都在热切地追求可靠和强大的量子计算的承诺。利用量子计算不仅预示着科学的巨大飞跃，而且还将提升经济并增强国家安全。但到目前为止，地球上最好的大脑还没有到达那里。
美国能源部托马斯杰斐逊国家加速器设施的两位工程师设计了光子探测系统的关键部分，使物理学家更接近完全可操作的基于光子学的量子计算 - 即完全由光构建的量子计算机。这些工程师是由杰斐逊实验室领导的联邦和学术研究人员跨学科团队的一部分，他们致力于推进核物理中的量子计算。
有许多不同的方法可以尝试制造功能齐全的量子计算机。对于基于光子学的计算，光粒子或光子的量子检测至关重要。目前，单个探测器可以分辨多达10个光子，但对于许多量子态生成方法来说，这个数字太小了。目前还没有人证明探测到超过16个光子，但模拟表明，量子计算将需要探测大量的光子——50个或更多。