按一下按钮就能实现量子传输

智芯前沿2021-08-13 14:17:56

【据瑞士苏黎世联邦理工学院网站2018614日报道】瑞士苏黎世联邦理工学院(ETH Zurich)固体物理实验室 Andreas Wallraff领导的理学家团队,实现了约一米之遥的两个量子位之间高保真的量子信息传输,只需按一下按钮就可以完成。

量子计算机与量子密码学等量子信息技术的主要特点,就是采用量子位(qubits)作为基本的信息单元。量子位将有利于构建出极其强大的量子计算机,量子计算机可以利用叠加态展开比经典计算机更加高效且快速的运算。然而,这些状态也非常敏感,不能简单地通过传统技术传输。

研究人员在相隔一定距离的两个固态超导量子位之间,成功地实现了这种传输。他们采用连接天线终端设备的同轴电缆来连接两个超导量子位。第一个量子位的量子状态,由包含于其中的超导电子对(也称为库柏对)的个数来定义。首先,通过采用高度精准控制的微波脉冲,让第一个量子位的量子状态传输至谐振器的微波光子。然后,从那个谐振器开始,光子会再一次通过微波脉冲,飞越同轴电缆到达第二个谐振器,将它的量子状态传递到第二个量子位。

研究人员采用他们的技术创造出两个量子位之间高达每秒5万次的量子纠缠。这种传输过程本身只需不足百万分之一秒,这意味着这种传输率提升空间还很大。量子纠缠在两个相隔遥远的量子物体之间创造出了密切的联系,这种功能可用于密码学或者量子隐形传态。

下一步,研究人员想要尝试采用两个量子位,一个作为发射机,另一个作为接收机,实现一对量子位之间的量子纠缠交换。这种过程对于更为大型的量子计算机非常有用,这些大型量子计算机有望在未来几年内构建出来。

相关研究论文《Deterministic quantum state transfer and remote entanglement using microwave photons》发表在Nature上。