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■科大物理學系副教授杜勝望(左)、講座教授雷明德(中)等研究團隊，大幅提高「光腔裝載效率」。 科大供圖
香港文匯報訊（記者 高鈺）量子電腦通信被視為下一世代的尖端通信科技，其信息處理量及處理速度較現有技術有幾何級數的提升，但要作實際有效發展，仍有大量障礙需要克服。科技大學物理系副教授杜勝望及其研究團隊關於光子波形調控的最新研究，成功令「光腔裝載效率」（photon loading efficiency in a cavity）由以往不足20%大增至87%，創下歷來最高紀錄。有關突破更可推動實現基於「腔量子電動力學」的高效量子信息網路，為將來的量子通信發展奠定基礎，成果近日並獲物理學國際權威刊物《物理評論快報》刊登。
「腔量子電動力學」（cavity quantum electrodynamics，CQED）是一門與建構量子電腦緊密相關的新興研究，2012年諾貝爾物理獎得主之一塞爾日．阿羅什，便因相關工作獲獎。在有關的量子信息網絡中，光子來回於光腔間飛行，載有量子信息的光子被光腔「捕獲」後，便可進行量子計算和信息傳遞。不過，根據科學家實驗，因為光子進入光腔的過程中，可能會被反射或直接穿過光腔，要成功捕捉光子並把光子裝載在光腔中並不容易，過往研究中有關「光腔裝載效率」未超過20%。
改變光子波形 增裝載效率
光子（photon）具有既是粒子（particle）亦是波（wave）的雙重特性，透過用兩面反射鏡組成的光腔去接受光子，杜勝望的研究團隊發現，相對於一個特定的光學腔，光子有一個優化的波形，處於該優化波形的光子，可被光腔百分百接納，而不會從入口處反射回去或逃離。團隊希望通過改變光子波形，提升光腔裝載效率。
為量子電腦發展奠基
杜勝望解釋，他們採用一個「傳告」方案，透過鐳射激發一團銣（Rubidium）的冷原子產生糾纏的光子對，通過對其中一個光子的測量，剩下的光子就處於一個被「傳告」的條件單光子態，這光子的波形既可通過控制激發鐳射的參數來調控，也可被「傳告」後用外加的調製器改變。透過該技術，團隊首次實現破紀錄的87%光腔裝載效率，為將來的量子信息以及量子電腦發展奠基。
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