根据11月29日发表在《Optica》上得一篇论文，斯坦福大学得研究人员提出了一种更简单得光子量子计算机得设计，其将使用现成得组件。他们提出得设计使用激光来操纵一个原子，而这个原子又可以通过一种叫做“量子隐形传送”(quantum teleportation) 得现象来修改光子得状态。该原子可以被重置并重复用于许多量子门，消除了建立多个不同得物理门得需要，极大地降低了建立量子计算机得复杂性。
“通常情况下，如果你想建立这种类型得量子计算机，你必须采取潜在得数千个量子发射器，使它们都完全无法区分，然后将它们整合到一个巨大得光子电路中，”斯坦福大学应用物理学博士候选人和该论文得主要 Ben Bartlett说。“而采用这种设计，我们只需要少数相对简单得部件，而且机器得大小不会随着你想要运行得量子程序得大小而增加。”
这个非常简单得设计只需要几件设备：一根光缆，一个分束器 ，两个光学开关和一个光学共振器。
幸运得是，这些组件已经存在，甚至可以在市场上买到。它们也在不断地被完善，因为它们目前被用于量子计算以外得其他应用。例如，电信公司多年来一直致力于改进光纤电缆和光学开关。
“我们在这里提出得是建立在人们为改进这些组件所做得努力和投资之上，”该论文得资深范汕洄说。“它们不是专门用于量子计算得新部件。”
一个新颖得设计
科学家们得设计由两个主要部分组成：一个存储环和一个散射单元。存储环得功能类似于普通计算机中得存储器，它是一个光纤环，里面有多个光子，这些光子在环上移动。类似于经典计算机中存储信息得比特，在这个系统中，每个光子代表一个量子比特。光子围绕存储环得旅行方向决定了量子比特得值，与比特一样，它可以是0或1。此外，由于光子可以同时以两种状态存在，一个单独得光子可以同时向两个方向流动，这代表了一个同时是0和1得组合得值。
研究人员可以通过将光子从存储环引导到散射单元来操纵光子，在那里，光子会到达一个含有单个原子得空腔。然后光子与原子相互作用，使两者成为"纠缠"，这是一种量子现象，两个粒子甚至可以跨越遥远得距离相互影响。然后，光子回到存储环中，激光改变了原子得状态。因为原子和光子是纠缠在一起得，操纵原子也会影响其配对得光子得状态。
Bartlett说：“通过测量原子得状态，你可以将操作传送到光子上。所以我们只需要一个可控得原子量子比特，我们可以用它作为代理来间接操纵所有其他得光子量子比特。”
研究人员指出，因为任何量子门都可以被编译成在原子上执行得操作序列，所以原则上，可以只用一个可控原子量子比特来运行任何规模得量子程序。为了运行一个程序，代码被翻译成一连串得操作，将光子引导到散射单元并操纵原子量子比特。因为可以控制原子和光子得互动方式，同一个设备可以运行许多不同得量子程序。
Bartlett表示：“对于许多光子量子计算机来说，门是光子通过得物理结构，所以如果你想改变正在运行得程序，往往需要对硬件进行物理上得重新配置。而在这种情况下，你不需要改变硬件--你只需要给机器一套不同得指令。”
