示意圖顯示處在中心位置的橙色單個(ge) 原子將黃色光子分配到不同方向的路徑。 

世界上首個(ge) 光子路由裝置

　　以色列魏茨曼研究所的科學家們(men) 近日研製出世界上首個(ge) 光子路由裝置。該光子路由裝置是一種基於(yu) 單個(ge) 原子的量子裝置，可以實現單光子路由功能。這項發布在《科學》雜誌上的重大成果，標誌著在構建量子計算機所麵臨(lin) 的重重困難中，人類又向前邁進了一步。

　　該裝置的核心是一個(ge) 原子，它可以在兩(liang) 種狀態之間切換。被設定的狀態為(wei) ，僅(jin) 從(cong) 光纖右邊或左邊發送單個(ge) 光子，相應地，裝置中心的原子將反射或者傳(chuan) 導下一個(ge) 傳(chuan) 入的光子。比如，一個(ge) 從(cong) 右邊過來的光子沿著自己的路徑奔向左邊，同時一個(ge) 從(cong) 左邊過來的光子被反射回去，導致處在中心的原子快速翻轉。完全相反的情形是，原子讓左邊過來的光子正常行進，一旦從(cong) 右邊來的光子逆流而至，這個(ge) 原子又被快速翻轉回來。這種原子基“開關(guan) ”僅(jin) 用單個(ge) 光子就可操作，不需其他額外條件。

　　“從(cong) 某種意義(yi) 上講，這個(ge) 光學設備類似於(yu) 能控製電流開關(guan) 的電子晶體(ti) 管。”魏茨曼研究所量子光學課題組組長巴拉克·達洋博士說，光子不僅(jin) 是構成信息流的單位，還具備控製設備的功能。

　　物理學家組織網7月15日(北京時間)報道稱，取得這項成果需要充分結合世界上兩(liang) 個(ge) 最先進的技術。一個(ge) 是激光製冷和原子捕獲技術，另一個(ge) 是基於(yu) 芯片和超高品質的微型光學諧振器的製造技術，二者直接結合起來能製備出符合實驗要求的光纖。達洋實驗室所在的魏茨曼研究所，是世界範圍內(nei) 少有的能同時熟練掌握這兩(liang) 種技術的研究所之一。

　　在研發量子計算機所做的各種努力中，最主要的動力來源於(yu) 客觀存在的量子“疊加態”，這是粒子以不同形態同時存在的一種狀態，擁有並行處理巨型數據庫的潛能。而且，疊加態的無限期存在，能持續對係統進行監控和測量，防止計算機崩潰。因為(wei) 量子係統之間完全沒有交往，量子係統與(yu) 其他粒子係統的互動也微乎其微，所以，光子是量子係統之間通信最有前途的候選對象。

　　達洋博士說：“構建量子計算機的道路仍然很長，我們(men) 建造的設備演示了一個(ge) 簡單實用的係統，可以應用於(yu) 所有未來量子計算機的建構。在目前的演示中，單個(ge) 原子可以做晶體(ti) 管，也可以做光子間的雙向開關(guan) ，但是在接下來的實驗中，我們(men) 希望擴展這種單獨作用於(yu) 光子的設備種類，比如新型光子存儲(chu) 器或者邏輯門等。”