为了建立这个单光子路由器,科学家们使用一个超导量子位(量子计算机中的最小信息单位)作为“人造原子”(尽管这个量子位实际上由几个原子组成,但它拥有离散的能量状态,像真正的单个原子)。接着,科学家们将这个量子位耦合到一个一维的传输线上,微波光子能够沿着这个传输线行进。随后,科学家们在其上持续施加一个微弱的光子探针,有时候也补充一个更强烈的控制脉冲。如果没有这束强烈的控制脉冲,人造原子会反射入射的光子,入射光子会行进到输出端口1。当这束强烈的控制脉冲出现时,它会引起电磁诱导透明(EIT)现象,致使原子对这束微弱的探测光束变得透明,导致光子旅行到输出端口2。采用这种方式,科学家能将入射光子引导到两个输出端口中的一个。

  戴辛表示,这是首块在单光子层面工作的路由器,且其消光效率可达99.6%,这表明,光子可有效地耦合到路由器上并被很好地控制。而且,其切换时间(入射光子从一个端口切换到另一个端口的时间)仅为几纳秒。另外,这种路由器很容易进行扩展,以使其具有更多输出端口,这一点对它用作量子点必不可少。

  戴辛指出,除了主要运用于未来的量子计算机网络中,这种路由器对于研究也非常有用,例如,可用来将单光子源的光子分发到同一块芯片上的几个实验中,让科学家使用同束光线进行更多实验。