超导量子比特实现全光学读取
发布时间: 2025-02-14 10:45:10
科技日报北京2月12日电 （记者张梦然）奥地利科学技术研究所（ISTA）物理学家在量子信息领域取得了关键性进展：实现了超导量子比特的全光学读取。这一成果不仅为增加可用于计算的量子比特数量铺平道路，还为架设基于光纤连接、可在室温下运行的超导量子计算机网络奠定了基础。相关论文发表在最新的《自然·物理学》杂志上。
ISTA团队实现了超导量子比特的全光学读取。图片来源：奥地利ISTA官网
量子比特作为量子信息的基本单位，对相关技术的发展至关重要。超导量子比特在构建大规模量子计算机方面具有巨大潜力，但其扩展性受限于对电信号的依赖和低温硬件的需求。
此次，通过使量子比特能够“理解”光纤传输的信息，研究团队显著减少了测量所需的低温硬件数量。为了实现这一目标，团队开发了一种方法来将光信号转换成量子比特可以识别的微波频率，并能将量子比特响应的微波信号再转回光学信号。这使得红外光可以在不破坏量子比特超导性的前提下被发送到它们附近。使用光电换能器作为开关，量子比特可以直接与外部世界相连。
要让量子计算机进行有意义的计算，通常需要数千乃至数百万个量子比特。然而，由于检测和测量这些量子比特所需的低温冷却条件非常严格，基础设施难以满足需求。新技术大幅降低了测量超导量子比特时的热负荷，从而可能突破当前的技术限制，允许更多量子比特用于实际计算中。
此外，该技术还能简化传统的读取系统，减少因电信号导致的误差，降低对昂贵且复杂的电气元件的依赖。通过用光电传感器取代传统电气组件，整个系统变得更加稳定高效，同时也降低了成本。这种创新同样支持科学家利用光连接多台量子计算机，进一步扩大了可用超导量子比特的数量，标志着量子计算领域的重大进步。
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