这是一种合理的提高。要举行逻辑运算，必须以一种量子态为基础、对另一种量子态举行修改。然而，一道光波从另一道光波旁飞过时，往往径直而过，路径没有丝毫摇动，更别提停下来“交流”了。两个带电离子则恰好相反，其中一个的量子态会对另一个造成强烈影响，因此逻辑运算会简朴得多。

　　问题在于，能够容易改变的量子态也容易被环境损坏。相比之下，光的量子态就顽固得多。这已经由两地通过通过卫星开展的量子密钥分配得到了验证。

　　因此，光量子态仍对量子盘算具有重要意义，不外它们大多被看成各地之间的信息载体。在每个位置上，光的量子态会被转化成其它状态、从而睁开运算。不外，现在科学家研发出了一种特殊的物质结构，使光线之间可发生强烈的相互影响。这样一来，就不再需要上述转化历程了。

　　那么，光子为何云云“自命不凡”呢?问题在于，它们必须通过某种介质才气交流。当光线穿过玻璃时，光场会使玻璃中的所有电子发生振动，从而减慢光的传播速度。光的减慢水平显示为质料的折射率。我们通常以为，折射率与光的亮度无关。若是增强光照强度，电子会振动得加倍猛烈，但并不会改变光线穿过介质的轨迹，也就是说，折射率没有转变。

　　然而，若是光线亮度很高，电子振动的幅度就会超出一样平常局限。电子平时和原子绑定在一起，因此振动幅度有一定限制。一旦光线亮度使电子振动幅度急剧增添，光照强度就会改变介质折射率。光线穿过介质的路径改变后，种种新鲜的征象便会随之发生，如泛起新的颜色、光线最先聚焦、或者光脉冲变得加倍短暂麋集。

　　若是将玻璃塞在两面镜子中心，这些奇异的效应便会加倍显著。科学家让一道黯淡的光线通过前镜“渗漏”进来，镜子之间的距离决议了哪种颜色的光线能够进入中心的裂缝。特定颜色的光线会在镜子间往返反射。随着越来越多的光线通过清闲渗漏进来，光线亮度逐渐累积增强。与此同时，光线还会透过第二面镜子的清闲渗漏出去。

　　过了一会儿，进来的光线与出去的光线数目相等，便到达了平衡状态。此时看来，所有照射在第一面镜子上的光线似乎都穿过了清闲，没有一道被反射回去。从第二面镜子漏出的光线亮度与射在第一面镜子上的光线相当，镜子之间的光线更是极为明亮。镜子的反射性越强，镜子之间的光线就越亮。从效果上来看，两面镜子之间的空间就相当于一个光线储藏室。

　　若是光线足够明亮，就会改变镜子间介质的折射率，从而改变可进入两面镜子中心的光线颜色，因此永远达不到前面形貌的平衡状态。事实上，光线一最先虽然没被第一面镜子反射，但随着镜子间光线的亮度不停增添，第一面镜子溘然最先反射光线了。从效果上来看，即是光自己改变了光线的走向。

　　这正是光量子盘算机的目的：由光线来改变光线状态。

　　“亮度”是研究中的常见主题。要到达很高的亮度，就需要许多、许多的光子。但量子态是以单个光子的形式储存的，亮度也就无从谈起。正由于云云，光量子盘算机的研制一直停滞不前。

　　为此，科学家睁开了新一轮质料研究。他们希望能打造一种高度敏感的结构，单个光子也能改变其性能。这可以用单个原子来实现。假设宇宙中有一个固定不动的原子，另有一把能发射单个光子的“喷枪”。这把枪百发百中，每个光子都能射中原子。此外，我们可以选择光子的颜色，让其知足使原子从基态跃迁到激发态的能量距离。

　　单个光子击中原子后，原子会将该光子吸收，过了一段时间后，再朝随便偏向“吐”出一个相似的光子。但若是我们接连向原子发射两个光子，原子就只会吸收第一个光子，第二个光子则会径直穿过，相当于一个光子掌控了另一个光子的必经之路。和前文的例子相反，这里只需单个原子便可发生预定效果，正好知足我们的需求。

　　但现实中的原子不会停在原处不动，除非用其它原子将它围困住。原子也不会随意吸收任何颜色的光线，只吸收自然界为其选定的颜色。更糟糕的是，原子体积异常小，光子击中原子并被吸收的概率自然也很小。宇宙令我们大失所望，我们需要寻找更适合的原子。

　　点状原子

　　这里涉及到量子点的观点。量子点是一种微型球状质料。这些小球的体积极小，若是向其中通入电流，每次只有一个电子能进入球中。每个电子都市堵住下一个电子的入口，量子点中包罗的单个“自由”电子的显示与原子中的电子无异。但和原子差别的是，差别能级之间的距离由球体的巨细决议。换句话说，量子点就像“大师定制”的原子。由于量子点比一样平常的原子大得多，因此更容易被光子击中。

　　研究人员将量子点置于两面镜子中心。整套装置十分迷你，镜子用的是直径几微米的微型晶柱，两面镜子间仅距离几百纳米。这还不是最特殊的，究竟这样的装置随处可见。

　　这项新研究的特殊之处主要有两点。首先，研究人员接纳一种特殊的制造手艺，将量子点置于靠近距离正中的位置。其次，由于每个量子点都有些许差别，他们在上面安装了电极，对量子点的能级举行调整，使量子点吸收和发射的光线颜色与镜子间清闲要求的颜色相符。

　　想象一下这样的画面：将一束光照在微型晶柱上，它的颜色恰好知足镜子间距的要求。这束光透过镜子，在两面镜子间往返反射。突然，量子点吸收了某个光子，到达了激发态，改变了它的折射率。镜子溘然最先反射光线。而用单个光子也能到达同样的效果。

　　我们将一道平均含有不到一个光子的光脉冲照射在镜子上。这平均不到一个光子透过镜子、在当中往返反射。一旦被吸收之后，镜子便最先反射光线，下一个打在镜子上的光子便只能原路返回。

　　单光子镜子的优势

　　单光子镜子有什么优势呢?它可以用来制造一连串单个光子。可以这样注释：如果有一台激光发射器，每隔几纳秒可发生一道光脉冲。我们逐渐降低它的强度，让每道脉冲中平均仅含有一个光子。但这并不算单光子光源。若是能数一数每道脉冲中的光子数目，会发现有的脉冲中基本没有光子，有的脉冲则含有两个或更多光子，只有少数脉冲含有一个光子。光子不会与相互交流，但它们喜欢结伴而行。

　　要想延续发射单个光子，也许还要进一步降低光束强度，让每10道脉冲中含有一个光子。但即使云云，照样会有少数脉冲中含有两个以上的光子。

　　但如果让平均每秒发射一个光子的光脉冲照射在上述装备上，反射回来的光脉冲简直与光子数目一一对应。说得更正确些，原本含有两个以下光子的光脉冲在反射之后便只剩下了一个光子，含有两个以上光子的光脉冲在反射后则拥有不止一个光子。这是由于量子点最多只能吸收一个光子，因此要想从一道光脉冲中去除一个以上的光子十分困难。

　　但这还仅仅是最先而已。这另有助于光子门的研究，即让一个光子改变另一个光子的状态。虽然此次研究中未涉及这一点，但信赖很快便会有科学家睁开相关研究。

　　最令人激动的是，此次研究中运用的手艺还可以用于光集成电路。我们可以将一道脉冲激光打在起点处，第一道装备先将其转化成一连串的单个光子，再将它们送往光子门，调整为盘算所需的量子态。接下来，这些光子会被送往差别的微型晶柱，改变相互的状态、进而睁开运算。整套流程的运行十分高效。

　　这项希望令科学家激动不已。实验装置制作优良，不存在随机缺陷。且研究人员使用的是寿命较长的光子，不那么转瞬即逝。光子向来是通报量子信息的绝佳载体，往后或许还能用它们睁开高效运算。