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哈佛大学团队开发出微波光学量子换能器,为微波量子计算机提供光学接口,可集成至量子网络。该装置解决了微波与光子间的能量差异,利用光信号控制微波量子比特,标志着向模块化、分布式量子计算网络迈出的重要一步。

  美国哈佛大学应用物理学家团队近期开发出一种微波光学量子换能器,或称光子路由器。这种创新装置专为超导微波量子比特设计的量子处理系统而生,为噪声敏感的微波量子计算机提供了强大的光学接口,并可集成至量子网络中。这一突破性成果标志着向构建模块化、分布式量子计算网络迈出了关键步伐。相关研究成果已发表于《自然·物理学》杂志。点击此处查阅论文详情

  该换能器成功解决了微波与光子间的能量差异问题,使得利用远至数公里外的光信号控制微波量子比特成为可能。这是首个仅凭光学手段即可操控超导量子比特的设备。团队指出,此换能器为量子网络规划提供了利用光学优势的新途径。尽管实现这些系统尚需时日,但找到扩展组件及促进其间交互的有效方式至关重要。光子凭借低损耗和高带宽特性,被视为最佳信息载体之一。

  这个仅2毫米大小、形似回形针的光学装置被安装在一个约2厘米长的芯片上。它通过连接微波谐振器与两个光学谐振器,并依靠铌酸锂的独特属性完成能量交换,从而消除了使用庞大且发热的微波电缆控制量子比特的需求。

  值得一提的是,这种控制设备同样可用于读取量子比特状态或直接建立链接,将复杂的量子信息转化为量子计算节点间的稳定光包。这一进展让我们距离一个由低损耗、高功率光网络连接的超导量子处理器世界更近一步。

  团队透露,未来研究计划包括利用光来可靠地产生并分配微波量子比特间的纠缠态,进一步推动量子计算技术的发展。量子计算机示意图

(文章来源:科技日报)