北理工：在光芯片和電磁超材料研究方面取得重要進展

【成果簡介】

在國家重點研發計劃和國家自然科學基金委的資助和支持下，Advanced Materials在線發表了北京理工大學張向東教授課題組（博士生張蔚暄和導師張向東教授）與同濟大學李宏強教授課題組合作關于Metamaterials波基芯片完成量子搜索算法的研究成果“Implementing Quantum Search Algorithm with Metamaterials”。 　　 ?　　 ?　

【圖文導讀】

圖1 性能表征?

（a）理論設計可執行量子搜索算法的微波超材料芯片。

（b）和（c）3D打印制作的可執行量子搜索算法的超材料芯片。

圖2?微波在超材料中執行量子搜索算法的數值模擬結果

【研究內容】

超材料（Metamaterials)是一種人工制備出的微納結構材料, 能呈現天然材料所不具備的電磁物理性質, 如負折射現象，強的磁響應以及隱身等等。基于這些人造的微小結構材料，一些性能卓越的電磁儀器已被設計和制造出來。最近美國科學家N.Engheta教授研究小組利用超材料實現了積分，微分和卷積等數學操作，與傳統的光計算方案相比，超材料具有體積小利于集成等眾多優勢，使得全光計算芯片的實現成為可能。但是可以執行量子算法的超材料器件還從來都沒有被設計出來。 量子搜索算法是一種典型的量子算法, 它擁有 (N代表等效搜索數據的數目)的搜索效率，比經典搜索算法的搜索效率(~N)要高。最近他們理論設計了微波Metamaterial芯片, 如圖1a所示，并數值證明了其可在經典微波環境下完成量子搜索算法，如圖2所示。進而他們利用3D打印技術制備出了這樣的芯片, 如圖1b和1c所示，并在微波實驗平臺下，證明了其搜索效率為 ，與量子算法的搜索效率等效。其所設計的具有量子搜索功能的超材料器件，為人們提供了具有量子效率的光操縱新方法，對于未來基于電磁場的大數據處理有一定參考價值。

原文鏈接：http://www.bit.edu.cn/xww/xsjl1/147539.htm

文獻鏈接：Implementing Quantum Search Algorithm with Metamaterials?(Advanced Materials, 2017, DOI:10.1002/adma.201703986)

本文由材料人編輯部石小梅編輯，點我加入材料人編輯部。

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