科技日报4月8日北京消息(记者张梦然),美国哈佛大学的一个应用物理研究团队最近搞出来一种新东西,叫做微波光学量子换能器,大家也可以把它叫光子路由器。这种装置主要是给那种用超导微波量子比特来干活的系统量身定做的,目的就是给那些特别怕受干扰的微波量子计算机搭个好用的光学接口,还能让它连进量子网络里去。这个成就是个大跨步,标志着模块化、分布式量子计算网络离我们更近了一步。论文刊登在《自然·物理学》杂志上。这个换能器最牛的地方是能让能量差异巨大的微波和光子凑到一起,这样数公里外发来的光信号就能控制本地的微波量子比特了。这也是头一回有人只用光就把超导量子比特给控制住。团队说这个换能器让我们在设计量子网络的时候能好好利用光学的优势。虽说完全实现这一套还得花时间,但找路子把不同的部件连起来特别关键。光子因为损耗低、带宽大,被认为是信息传送的最佳选项。 这块只有2毫米大、长得像回形针的装置装在一个大概2厘米长的芯片上。它通过把微波谐振器跟两个光学谐振器接在一起工作,靠的是铌酸锂这种材料的特殊本事来交换能量。这就不用再扯一大堆又粗又长的电缆来给量子比特发指令了。更厉害的是这个控制设备不光能调状态,还能读数据或者直接在节点之间搭线,把复杂的量子信息变成一个个稳定的光包传过去。 团队以后想搞点什么呢?就是用光好好地产生和分配这些纠缠态。张梦然点评道:“量子计算看着轻巧,但设备还是太笨重。老法子得靠微波控制设备,连着低温电缆不太好扩展,还会带来噪声信号。这次他们利用铌酸锂的特性让光子直接去操控微波状态,稳定性大大提高,把多芯片连在一起的阻碍也给扫清了,能让实验室级别的系统更快地变成实用型。以后用药设计或者模拟气候这类靠量子计算机才能搞定的活儿离咱们越来越近了。”这个突破也提醒咱们:“量子革命不光是比谁的算法牛,更得看怎么把光电融合还有材料创新这两样底层技术给彻底打通。”