英國布里斯託大學在 Quantum Interconnect 上的發現對量子通訊技術會有怎樣的影響？

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參見 Physicists Unveil First Quantum Interconnect
MIT Technology Review 近日報道了英國布里斯託大學在利用量子糾纏進行通訊上的技術突破。

該技術對量子通訊的發展會有怎樣的影響？

謝邀。這篇文章的原理的地方並沒有什麼特別驚奇的地方。就是一個產生一個entanglement state然後，然後把一個光子傳輸出去。最後是兩個project measurement，來證明產生的是entanglement。這些在很多物理設備中都可以實現，這裡就不展開說了。

所以這篇文章的意義不在於量子通信的原理上。而是在於，這器件完全是由硅波導組成，這也是集成光學（Integrated optics）的精髓所在。目前，人類對於光技術和電子技術是最熟悉的，而集成光學就是集合了這兩者的優點。量子計算中用集成光學這也是一種趨勢，而且個人認為這比超導量子器件和其他的實現方法要更有可能成為量子計算機的核心。

用光學實現量子技術已經很是成熟。但是問題是1. 光學元件太貴（隨便一個器件就是上百美元）2. 用光學元件搭建的量子器件空間相當大（而且由於光學實現量子計算的scale問題，雖然KLM protocol可以解決，但是還是上面兩個問題太大，太貴）。然而，Integrated optics就很好的解決了，太貴和太大這兩個問題。

那麼，回到這篇文章。直接用題目中的圖片來說，pump中直接用電流產生光子還是挺驚喜的，至少我沒有見過這樣的。產生了光子後，經過了一個waveguide Beam splitter，然後經過了一個c，photon-pair
source（Note，這裡用到了非線性光學中的SFWM effect，從而產生了一對entangled photons）。 $heta_{ss}$ 是一個轉換光子的相位的器件，可以用溫度來控制，也可以扭轉waveguide來實現。再經過兩個waveguide Beam splitter中的一個，來分開在photon-pair source產生的光子對，一邊一個這樣。而這裡用到的是位置來編碼的，比如說，如果下面有光子就是|0&>, 上面有光子就是|1&>。然後 $A( heta_{AX}, heta_{AY})$ 和 $B( heta_{BX}, heta_{BY})$ 一樣的，都是一個任意的projection measurement。然後D1, D2就是detector了，把光信號轉換成電信號。

我覺得這篇文章最大的亮點在於，圖e，PPC，這個設計很精妙的把，位置編碼換成了polarization，然後通過光釺傳輸出去，然後再由polarization換成位置編碼。最後用MIT Technology Review的一句話來總結這篇文章。

Physicists have made great strides in building proof-of-principle devices that exploit the laws of quantum physics to perform feats that would be impossible with purely classical mechanics.

Ps，

很多童鞋都認為量子計算只有在特別低溫，特別小的器件才能實現量子計算。這其實都是誤解。在經典尺寸下，經典溫度下，一樣可以實現量子計算。雖然量子計算前路漫漫，但是有這麼多優秀的教授，phd，研究人員，還是可以樂觀的。

路漫漫其修遠兮，吾將上下而求索

bristol的工作對量子通信在未來降低器件成本上有一定好處。