量子科技有望为新通讯技术、另类能源、防黑客加密技术等领域带来重大突破。香港理工大学教授蔡定平及其团队以多个微型“超构透镜”为基础，不久前研发出高维度量子纠缠光源芯片，其计算能力比一般电脑快许多，而因为芯片能在室温下稳定操作，较现时的量子电脑更胜一筹。团队表示，此项突破性的研究，将有助於量子资讯科学广泛应用於未来日常生活，例如加密服务，使交易密码更不易破解等等。

　　香港理工大学（理大）联同两岸三地多间著名大学的科研团队，合力研发高维度量子纠缠光源芯片。该研究工作为高维度量子纠缠光源芯片的研发，结合量子光学与超构表面光学，设计并製作10×10超构透镜数组，从实验上证实了同源多光子对之间互相迭加与关联的量子行为，实现了高维度量子纠缠光源芯片。

　　项目主要负责人、理大电子及资讯工程学系讲座教授兼系主任蔡定平教授说，理大团队研发的高维度量子纠缠光源芯片，其“卖点”就在於高维度。高维度即同时可进行的计算空间和路径增加了，维度愈多，电脑的运算能力就愈强大。“现时传统电脑是64位元，其计算能力是2的64次方：但我们芯片中用到的10×10超构透镜阵列，计算能力可以远超过2的100次方。更令人振奋的是，我们相信这方法能够轻易达至更强大的计算能力。”

　　超构透镜保激光不被削弱

　　香港理工大学研发的芯片主要由超构透镜和非线性晶体组成，其运作过程是激光通过超构透镜到非线性晶体后，产生纠缠光子对。

　　而帮助产生高维度位元的，就是超构透镜。蔡教授说，其设计原理是以氮化镓为材料，製作纳米等级的天线阵列平面。这些纳米天线阵列藉以捕捉激光光束中的光子，再将之聚焦於同一点上。他续指，研究团队所开发出的纳米天线一般是45纳米阔×80纳米长×800纳米高。合共超过250000支这些微型天线，组成一片直径100微米（大约相等於人的一条头髮）的镜片。

　　蔡教授团队人员之一、理大电子及资讯工程学系助理教授（研究）陈沐谷博士说，相较於以前普通的镜片，超构透镜能保证激光穿过镜片时不被削弱光线。“打个比方，激发光源是茶包，非线性晶体是茶杯中的水，纠缠光子对数量是茶包泡出的浓度。传统的技术，是先用茶包泡第一杯茶，泡完再用这个茶包泡第二杯，然后再用这个茶包泡第三杯……愈到后面，则茶色愈淡，就像是激光通过第一个晶体后光会被削弱，愈到后面激光就被损害得愈厉害。”

　　陈博士续解释，理大的新方法则相当於有100个茶包同时去泡100杯茶，这样每一杯茶的颜色相若、浓度相若，同时又很快速，不用一杯接着一杯泡。“换句话说，同一束光照到传统镜片再到非线性晶体之后，只会产生一对纠缠光子对；但照到蔡教授的超构透镜再到非线性晶体之后，就会产生超过100对纠缠光子对。”而纠缠光子对的数量愈多，就能产生愈多维度的量子位元，让量子电脑的计算能力愈快愈强。

　　陈博士表示，该芯片已在试验中取得98.4%的保真度，又可在室温下操作，毋须再依赖液态氦或液态氮冷却系统和超高真空设施。他续指，研发芯片的意义在於帮助量子科技的实际应用，例如加密服务。他以网上购物为例，指交易时一般要输入六位数的交易密码，倘若没有时间限制，有不法分子就可能从000000、000001一直试到999999，以找到正确的数字组合，然后去盗刷持卡人的卡；若是利用量子技术，设置成100位数字组合，不法分子要试密码的话，工作量就会大很多，“要试到天荒地老才有可能破译你的密码。”

　　“人类将进入量子科技时代”

　　蔡教授的团队已把成果刊登於国际顶尖学术期刊《科学》，蔡教授表示，团队不久前获研究资助局的“卓越学科领域计劃”拨款7000万港元，拨款将用於超构光学、超构声学和超构元件的研发工作中。“从工业革命到现在的工业4.0时代，人类的科技文明在不断快速地成长，就好像激光，也不过是大约70年前才发明的。我相信人类在不久的将来会进入量子科技的时代。”