光脑的问世

光脑是新世纪之初的必然产物,正如电脑是以电子作为主要的信息载体一样,光脑是以光子作为主要信息载体的,光脑(optical computing)的全称是光子计算机。目前在硬件和软件的两个方面的研究非常活跃。它可以完成高难度的并联运算,其工作原理基本上和电脑一样,不同的是用光子代替了电子,用光互连代替了电子导线互连,用光运算代替了电运算。     

光子晶体的制备与应用展望

光子是极具潜力的信息载体,光子晶体是能够操控光的人造物质.文中阐明了光子禁带生成的基本原理,简述了光子晶体的主要制备方法,展望了光子晶体的技术开发前景.     

未来“光军”展望

近些年,随着"光脑"——光计算机研究的兴起,"光脑"的实用性逐渐成熟,以"光脑"作为军队自动化指挥系统的神经中枢和各类光学武器的基础,便形成了与传统军队系统截然不同的军队——光军。即在未来战场上将出现一支神力无比的以光学     

光子芯片简易制造

如果你想让计算机运行速度更快,你需要的是一个更快的信息载体。这就是硅光子学的思想:用光子而不是之前行动迟缓的电子快速地把数据写到硅芯片上。用于通信的光纤电缆中已经使用光子来传输数据。但是在计算机中运用光子技术则意味着在相同的硅晶片刻蚀出晶体管和激光器,这需要一个先进的晶圆代工制造业。只有大公司和少数财力雄厚     

轨道角动量光子的频率变换

轨道角动量(OAM)光束在精密测量、微小粒子的操控以及基础物理研究等领域具有重要的应用,同时基于OAM编码的光信息处理由于其信道容量大、保密性高等优点已成为经典和量子通信领域的研究热点.基于OAM编码构建高维量子网络是目前量子信息领域的一个重要研究方向,在近几年已取得了许多突破性进展.在量子通信中,作为信息载体的光子需要在低损耗的通信窗口传输,而作为信息存储和处理单元的物理体系其工作波长一般却不在通信窗口,因此需要在两者之间建立量子接口以满足量子信息既可被存储又能长距离传输的基本要求.基于非线性过程的光子频率变换就是建立量子接口的一种行之有效的方法.本文在概述了OAM光束频率变换的发展现状后,着重介绍了量子条件下OAM光子的频率变换研究进展.这些进展迈出了未来构建高维量子信息网络的重要一步.     

话说光脑

提起电脑人们已经很熟悉了,然而随着科技发展,一种新的凌驾于电子技术之上的极为尖端的技术运应而生,这就是光脑。目前世界上第一台光脑,已由欧共体的英国、比利时、德国、意大利和法国的70多名科学家和工程师研制成功。这是一台全光数字计算机,而且其运算速度比电脑快1000倍。在研究光脑方面,美国于80年代初,就成立了联合研究组织,且居于领先地位。他们的目标是研究材料的光学特性和结构,以提供发展光电连接     

光纤通信技术应用与发展

光纤通信是以光波作为信息载体,以光纤作为传输媒介的一种通信方式,已成为现代通信的主要支柱之一,在现代电信网中起着举足轻重的作用,在此概述国际和国内光纤通信技术发展的历史、现状和前景。     

数字经济:引领高质量发展的核心引擎

<正>"数字经济"的概念源于20世纪90年代中期的美国。20多年来,由于互联网的普及,以计算机、网络、通信为代表的现代信息技术革命催生了数字经济。数字经济是以使用数字化的知识和信息作为关键生产要素,以现代信息网络作为重要载体,以信息通信技术的有效使用作为效率提升和经济结构优化的重要推动力,是继农业经济、工业经济之后的主要经济形态。它在短时间内爆发式增长,深刻影响并重构了世界经     

正在崛起的光计算机

随着新技术革命的兴起及激光技术的迅猛发展,科学家们认为,电子并不是传递信息的唯一载体,光子也是传递信息的载体,而且比电子更具有优越性：由于光子不具有静质量,因此,在真空和介质中传播速度相同;利用光子与某些材料相互作用所具有的非线性效应,可构成逻辑操作,其工作速度比硅器件高1000倍,可达到10000亿次/秒逻辑运算,其开关时间可达到1微微秒的水平;光子不需要在导线中传播,并且在不满足干涉条件下互不干扰,这样就可以相互穿越而不产生相互影响。随着激光技术迅猛发展,科学家们试图设计类似电子器件和电子计算机的用激…     

首个海水量子传输或将开创水下绝密通信

<正>神奇的量子力学将在水下通讯领域发挥重要作用。中国上海交通大学金贤敏团队首次实现纠缠光子在海水中的传输,他们迈出了水下量子通信的第一步,而通过这种方式传递的信息将不可能被第三方截获。光子是一种很好的量子比特的物理实现,因其能在光纤和大气中传输很长距离却不会受到环境干扰。脉冲激光通过非线性晶体进行相应的相位匹配,产生一对下转换光子。这对具有特殊联系的光子就是纠缠光子源。只要对纠缠光子源中的一个光子做操作,另一个光子会相     

半导体量子点与谐振腔杂化系统的强耦合

量子比特的可扩展性是实现实用量子计算机的前提.利用微波谐振腔中的光子作为媒介实现非局域量子比特间的长程耦合与信息交换,为固态量子计算提供了一种重要的大规模扩展方案.然而由于外界噪声大、耦合强度弱等各种因素限制,在前期实验中半导体量子比特一直未能实现与微波光子间的有效信息交换,亦即未能实现比特与光子间的强耦合.近年来,随着实验上半导体量子比特的性能优化及高阻抗微波谐振腔的应用,利用微波谐振腔耦合半导体量子比特取得一系列重要突破,电荷和自旋量子比特与腔的强耦合均已实现,量子比特间的耦合距离也得到极大扩展.本文围绕半导体量子点-微波谐振腔杂化系统,简要介绍实现量子比特与微波光子强耦合的原理、实验实现及进展.     

乘坐霍金的时光机能看到什么

  立足于以信息态为基础的容介态理论,对时空概念进行深入剖析后可以得到如下认知：时间是物质从初始运动到终止运动的度量,是随着物质运动的初始到终止而连续增量的空间概念值,是不可倒流的;物质态空间是运动着的,只能以直线（或径向）的趋势,作膨胀或收缩运动;时空并非一体,时间不是三维物质空间的更高维度。光子中单奇子的统一互变特性决定了光速不变,也决定了物质的能量只能使物质运动速度达到光速。光子粒子接收了外源信息,完全变成信息粒子的运动速度就会远远超过光速;以信息态能量速度运动的效应能量可以使物质的速度超过光速。所以人类不能穿越时空到达未来或置身于已经过去了的真实社会之中,但可以通过超光速飞行去追赶过去了的事物的信息影像。     

光子晶体的制备与应用研究

光子晶体以其特殊的周期结构和可以对光子传播进行调控的特性被称为“光半导体”,被认为是未来光子工业的材料基础。光子晶体的制备和光学特性研究受到高度关注,并在各类光学器件、光导纤维通讯和光子计算等领域呈现广阔的应用前景。本文综述了光子晶体制备和应用研究方面近年来的主要进展。     

高维量子逻辑门及高维量子信息处理

量子计算与量子信息处理是涵盖了信息理论、计算机理论与量子力学的交叉学科,在信息、物理以及计算机等众多领域有着非常大的影响.量子特性在信息安全、信息容量以及计算速度的提高等方面都具有独特的优势.量子逻辑门是量子计算与量子信息处理中的一个关键模块,因此,如何构建一个合适的逻辑门也是现阶段热门的研究领域.此外,研究量子信息科学,纠缠光子对也是一个不可或缺的元素.目前有很多种产生纠缠光子对的理论和实验方案,例如参量下转换等方案.高维量子系统可以在很大程度上提高量子信道容量和信息存储空间,通过实现高维度量子逻辑门,能够提高量子计算与量子信息处理的速度.然而,直接由两个高维子系统相互作用构建高维逻辑门是很困难的.在这种情况下,即使要实现一个很小的高维逻辑电路,也会耗费大量二维逻辑门.本文主要介绍了利用纠缠光子对的偏振、频率和空间模式自由度实现的二维以及高维单自由度和多自由度的量子逻辑门方案,并探讨了这些方案在量子信息处理和量子计算等方面的应用以及发展趋势.     

高能宇宙中微子的声探测

中微子在基本粒子家族中素有鬼魂粒子之称.它静止质量等于零,不带电荷,以光速运动,几乎不与任何物质发生相互作用.虽然它与质子、光子、电子并列为稳态粒子,但要直接探测它是不可能的. 1956年美国物理学家科温(L.Cowan)和雷恩(F.Reine)在新墨西哥州利用一台早年研制原子弹后废弃不用的反应堆作为反中微子源(中子衰变后产生,即n→p~ e~- (?)),估计每秒可产生10~(18)个(?)(反中微子),通过常年记录(?) p→n e~ , e~ e~-→rr反应中产生的光子辐射证实了确有(?)存在.自此以后,中微子探测,特别是太阳中微子和宇宙中微子探测便一直研究不断.近年来,随着高能天体物理研究的进展,人们并始酝酿打开中微子的天文观察窗口.因为,中微子不象光子,它不受磁场影响,也不会被散布在空间的宇宙尘埃及星光所散射,能穿透致密星体,因此,它可能带来远古宇宙纪元的信息,是理想的宇宙信使.(据估计,10~(14)eV光子一光子散射的结果,距离达10~7     

科技传真

美国西北大学研究人员最近研制出世界最小的光子谐振器,这种只及头发丝1％粗细的谐振器可用来制造光纤通信系统中极为重要的光子集成电路。 据说这种直径仅几微米的谐振器可以充当光子流的开关或作为调制器调节光能的高低。将该谐振器和半导体激光连接起来就制成了光子集成电路,其大小是现有光子集成电路的千分之一,制造成本更低,传输效率更高。通常情况下,流经集成电路的光子会沿着直径只有数百毫微米的第一个毫微     

浅谈光子网格技术

网格是20世纪末发展起来的,它主要应用于大规模的科学计算.光子网格体系结构重点研究的是建造光子网格技术、光子网格的所有组成部分的关系、各个部分集成的方法和它们与网格应用之间的关系.     

有机光子选通光化学烧孔新体系——TRTBPZn/Ac/PMMA

光子选通光化学烧孔(Photon-gated photochemical hole burning)作为一种信息记录方法——频域光学存储,其记录密度可高达10~9—10~11位/cm,又由于其具有阈值条件,克服了单光子光化学烧孔法记录信息在多次读取后失真的缺点,引起了人们极大的兴趣。     

超容量新型存貯器

由于计算技术的飞速发展,作为电子计算机“大脑”的存贮器发展也相当快。继70年代光盘存贮技术开发成功之后,又一代新的容量更高的光频选通存贮技术接踵而生。苏联爱沙尼亚共和国科学院和美国国际商业机械公司(IBM)的科学家们在80年代初分别利用生物大分子和晶体中的色心,实现了超容量的信息存贮,存贮密度高达10~(12)bit/cm~2,比光盘高4～5个量级。但这种单频光子选通存贮技术有一个严重的缺点,即存贮的信息随着读取次数的增多,其信噪比会愈来愈差。这对实用化来说是十分不利的。为了克服这一困难,IBM公司的科学家们又提出了一种更新的具有门控开关的双频光子选通存贮技术。这种技术既保留了单频光子选通技术的超存贮容量的优点,同时又克     

有机光致变色材料——吡咯俘精酸酐的并行光存储实验

对一种新型有机光致变色材料——吡咯俘精酸酐的光存储特性进行了实验研究, 建立了一套并行光存储实验装置. 以吡咯俘精酸酐/PMMA薄膜作为光子型记录介质, 在其上实现了微缩图像及二进制数字编码信息的存储, 读出和擦除, 存储密度为3×10⁷ bit/cm². 记录的信息在室温下黑暗处的保存期可以年