荷兰特温特大学利用光子开发的量子处理器成为了做实验的一种更强大的“工具箱”。这种新的处理器不仅有更多的输入和输出，它还是由一个能够产生相同光子的光子源“供电”。现在能进行的物理实验有些是违反人类直觉的，例如一个系统能否同时表现出量子力学和热力学的行为？

如果你想用光来进行量子计算，那么一切都要从光源开始入手。你所使用的光子必须尽可能相同，如果它们不相同，则无法检查到纠缠和叠加等典型的量子特性。例如，如果一个光子的颜色与另一个光子的颜色略有不同，则存在量子特性不会出现并且无法进行计算的风险。

在荷兰特温特大学研究人员的论文中，他们提出了一种基于磷酸氧钛(KTP)的三光子源，在目前的版本中，它已经可以产生11个完全相同的光子。研究人员进行了下一步工作，他们用这种光子源制造了一个具有12个输入和12个输出端的集成光子芯片系统。这种系统的两端之间，有一个由氮化硅制成的光传导通道系统，这种材料以极低的损耗而闻名。研究人员此前用这种技术开发的第一个处理器有8个输入和8个输出。

光子是在具有许多通道分离器的通道中移动。这些“开关”可以通过局部加热从外部打开。通过这种做法，光子可以从一种模式发送到另一种模式，而且也可以介于两者之间，这遵循了典型的量子叠加现象。研究人员表示，他们可以在12个输出端的测量结果中知道光子在所有通道上发生了什么。此外，该处理器的优点是它可以在室温下工作，就像光子一样。这种优点是因为光子量子比特比超导量子比特要更鲁棒且受到的噪声更小。

由于有了更好的光子源和更大的处理器，研究人员能够进行更多一些实验。其中一种是关于信息保留的实验。量子力学是一种在信息方面能保持不变的理论：随着时间的演化，两个系统看起来不会更相似。然而，热力学是一种信息会丢失的理论：两个系统最终会看起来越来越相似。

你会觉得，量子力学和热力学不可能同时成立。但尽管如此，一个整体上表现出量子力学行为的系统，可以有热力学子系统。因此，必须有一种方法可以让信息在更大的系统中逃逸。研究人员用该集成光子处理器做了一个量子模拟实验，他们成功展示了纯量子态如何在封闭的系统中表现出局部热化的现象。（编译:Qtech）