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量子芯片|美开发出一种可提供微波与光域之间量子兼容链接的新器件,潜在应用广泛
金陵 2018-07-21
导语

该芯片由JILA的研究人员设计,尺寸不到半英寸,能将微波能量转换为激光。

使用小板吸收微波能量并将其反射到激光中的装置可以提供长距离发送量子信号的解决方案。美国天体物理学联合实验研究所(JILA)由美国科罗拉多大学博尔德分校和国家标准与技术研究所联合成立。近日,来自天体物理学联合实验研究所的科学家开发了一种机械介导的微波光学转换器。该研究的目标是实际量子计算的一个重要步骤—将量子芯片产生的微波信号转换成可沿光缆传输的光信号。

该芯片由JILA的研究人员设计,尺寸不到半英寸,能将微波能量转换为激光

▍创建链接

研究人员Peter Burns表示:“目前,没有办法将量子信号从电信号转换为光信号,我们预计量子计算在未来会有很好的发展,并且正在努力创建一个可用于这些网络的链接。

▍优势明显

根据量子电路的要求,在T <100mK的温度下工作,转换器的转换效率为47%。与将微波转换为光信号的其他方法相比,例如使用晶体或磁铁的方法,性能明显更好。

即使在存储量子芯片的超冷设备中,微量的热量也会导致设备发生抖动,从而发出干扰信号的多余光子。研究人员发现,两个转换器输出端口发出的噪声密切相关,因为两个输出都记录了相同机械模式的热运动。他们使用经典的前馈协议来减少38个光子的噪声。

▍原理

Burns补充道:“我们所做的就是测量设备微波的噪声,这使我们能够区分信号和噪声之间的光学信息。”

研究人员认为,即使热声子以比电光转换速率更快的速度进入机械元件,量子前馈协议也可以传输量子信息。

▍未来发展

该团队需要进一步降低噪声,使设备成为一种实用工具。Konrad Lehnert教授表示,该研究的意义远不止如此,潜在的应用是巨大的。

研究人员Lehnert表示:“很明显,未来我们将拥有很多的原型量子计算机,如果我们可以将它们联网在一起将是一个巨大的好处。”

▍参考文献

A. P. Higginbotham, et al, “Harnessing electro-optic correlations in an efficient mechanical converter” Nature Physics (2018), doi:10.1038/s41567-018-0210-0

(本文来源:大国重器微信公众号;)

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作者 金陵

本科生

北京大学

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  • 爱因斯坦 科研工作者 北京航空航天大学 博士
  • 梅西 本科生 北京工业大学 本科
  • 金陵 本科生 北京大学 本科


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