蘇格蘭愛丁堡赫瑞瓦特大學的科學家們發現了一種強大的新方法來編程光學電路，這對未來技術的交付至關重要，例如不可破解的通信網絡和超快量子計算機。 實驗物理學家、赫瑞瓦特工程與物理科學學院物理學教授Mehul Malik教授解釋道：“光可以攜帶大量信息，用光而不是電計算的光電路被視為計算技術的下一個重大飛躍。但隨著光電路變得越來越大、越來越復雜，它們更難控制和制造，這可能會影響它們的性能。我們的研究展示了一種替代的、更通用的光電路工程方法，使用自然界中自然發生的過程。”

Mehul Malik教授和他的團隊使用全球廣泛使用的商用光纖進行研究，將互聯網傳輸到我們的家庭和企業。這些纖維比人類頭發的寬度還細，并使用光來傳輸數據。

通過利用光纖內部光的自然散射行為，他們發現他們可以以高精度的方式對光纖內部的光電路進行編程。 這項研究今天發表在《自然物理學》雜志上。 Malik教授解釋說：“當光進入光纖時，它會以復雜的方式散射和混合，通過學習這個復雜的過程并精確地塑造進入光纖的光，我們找到了一種方法來仔細設計這種疾病內部的光電路。”

光學電路對于未來量子技術的發展至關重要，這些技術是通過與單個原子或光子（光粒子）一起工作在微觀層面上設計的。這些技術包括具有巨大處理能力的強大量子計算機和無法被黑客入侵的量子通信網絡。 Malik教授解釋說：“例如，在量子通信網絡的末端需要光電路，這樣信息就可以在長距離傳播后進行測量。它們也是量子計算機的關鍵部分，它們用于對光粒子進行復雜的計算。” 量子計算機有望在藥物開發、氣候預測和太空探索等領域取得重大進展。機器學習（人工智能）是另一個使用光學電路非常快速地處理大量數據的領域。

Malik教授說，光的力量在于它的多個維度。

他解釋道：“我們可以在單個光粒子上編碼大量信息，關于它的空間結構，關于它的時間結構，關于它的顏色。如果你能同時使用所有這些屬性進行計算，這將釋放大量的處理能力。” 研究人員還展示了如何使用他們的可編程光學電路來操縱量子糾纏，這是一種現象，當兩個或多個量子粒子（如光子）即使相隔很遠的距離時也能保持連接。糾纏在許多量子技術中起著重要作用，例如糾正量子計算機內部的錯誤并實現最安全的量子加密類型。 Malik教授及其在赫瑞瓦特大學超越二進制量子信息實驗室的研究團隊與來自瑞典隆德大學、意大利羅馬薩皮恩扎大學和荷蘭特溫特大學等機構的合作學者進行了這項研究。

審核編輯：黃飛