根據聖安德魯斯大學領導的新研究，使用一種古老的納米比亞寶石製造的特殊形式的光可能是新的光基量子計算機的關鍵，它可以解決長期存在的科學之謎。這項研究由來自美國哈佛大學、澳大利亞麥考瑞大學和丹麥奧胡斯大學的科學家合作展開，相關研究報告已發表在《自然-材料》上。

據悉，該研究利用來自納米比亞天然開采的氧化亞銅(Cu ₂ O)寶石來生產里德伯極化子(Rydberg polaritons)，這是迄今為止創造的最大的光和物質混合粒子。

里德伯極化子不斷地從光轉換到物質，然後再轉換回來。在里德伯極化子中，光和物質就像硬幣的兩面，而物質面是使偏振子相互作用的原因。

這種相互作用是至關重要的，因為這正是創造量子模擬器的原因，這是一種特殊類型的量子計算機，信息被儲存在量子比特中。由於這些量子比特跟經典計算機中只能為0或1的二進制比特不同的是可以取0和1之間的任何數值，因此它們可以存儲更多的信息並同時執行幾個過程。

這種能力可以讓量子模擬器解決物理學、化學和生物學的重要謎題，比如如何為高速列車製造高溫超導體、如何製造可能解決全球飢餓問題的更便宜的肥料或蛋白質如何折疊從而更容易生產更有效的藥物。

研究項目負責人、聖安德魯斯大學物理和天文學學院的Hamid Ohadi博士表示：“用光製作一個量子模擬器是科學的聖杯。我們通過創造里德伯極化子–它的關鍵成分–實現了一個巨大的飛躍。”

為了創造里德伯極化子，研究人員將光困在兩個高度反射的鏡子之間。來自納米比亞開采的石頭的氧化亞銅晶體隨後被削薄和打磨成30微米厚的板塊（比人的頭髮絲還細）並被夾在兩面鏡子之間，這使得里德伯極化子比以前所展示的大100倍。

這項研究的論文第一作者之一、聖安德魯斯大學物理和天文學學院的Sai Kiran Rajendran博士指出：“在eBay上購買石頭非常容易。挑戰在於製作存在於極窄顏色範圍內里德伯極化子。”

目前，研究團隊正在進一步完善這些方法以探索製作量子電路的可能性，而這是量子模擬器的下一個成分。