苏格兰爱丁堡赫瑞瓦特大学的科学家们发现了一种强大的新方法来编程光学电路，这对未来技术的交付至关重要，例如不可破解的通信网络和超快量子计算机。
“光可以携带大量信息，用光而不是电计算的光电路被视为计算技术的下一个重大飞跃，”实验物理学家、赫瑞瓦特工程与物理科学学院物理学教授Mehul Malik教授解释道。
“但随着光电路变得越来越大、越来越复杂，它们更难控制和制造，这可能会影响它们的性能。我们的研究展示了一种替代的、更通用的光电路工程方法，使用自然界中自然发生的过程。
Malik教授和他的团队使用全球广泛使用的商用光纤进行研究，将互联网传输到我们的家庭和企业。这些纤维比人类头发的宽度还细，并使用光来传输数据。
通过利用光纤内部光的自然散射行为，他们发现他们可以以高精度的方式对光纤内部的光电路进行编程。
这项研究今天发布在《自然物理学》杂志上。
“当光进入光纤时，它会以复杂的方式散射和混合，”马利克教授解释说。“通过学习这个复杂的过程并精确地塑造进入光纤的光，我们找到了一种方法来仔细设计这种疾病内部的光电路。
光学电路对于未来量子技术的发展至关重要，这些技术是通过与单个原子或光子一起工作在微观层面上设计的。这些技术包括具有巨大处理能力的强大量子计算机和无法被黑客入侵的量子通信网络。
“例如，在量子通信网络的末端需要光电路，这样信息就可以在长距离传播后进行测量，”马利克教授解释说。“它们也是量子计算机的关键部分，它们用于对光粒子进行复杂的计算。
量子计算机有望在药物开发、气候预测和太空探索等领域取得重大进展。机器学习是另一个使用光学电路非常快速地处理大量数据的领域。
马利克教授说，光的力量在于它的多个维度。
“我们可以在单个光粒子上编码大量信息，”他解释道。“关于它的空间结构，关于它的时间结构，关于它的颜色。如果你能同时使用所有这些属性进行计算，这将释放大量的处理能力。
研究人员还展示了如何使用他们的可编程光学电路来操纵量子纠缠，这是一种现象，当两个或多个量子粒子即使相隔很远的距离时也能保持连接。纠缠在许多量子技术中起着重要作用，例如纠正量子计算机内部的错误并实现最安全的量子加密类型。
马利克教授及其在赫瑞瓦特大学超越二进制量子信息实验室的研究团队与来自瑞典隆德大学、意大利罗马萨皮恩扎大学和荷兰特温特大学等机构的合作学者进行了这项研究。
