▲ 这种芯片由美国天体物理联合实验室（JILA）的研究人员设计，直径小于半英寸（12.7毫米），它能将微波能量转化为激光。
据《自然·物理》（Nature Physics）杂志7月16日刊发的一篇研究论文称，美国科罗拉多大学博尔德分校（University of Colorado Boulder, 简称CU Boulder）和美国国家标准与技术研究院（National Institute of Standards and Technology, 简称NIST）的研究人员发现，一种微型“蹦床”可以帮助工程师攻克量子计算机开发过程中的一个主要瓶颈。
美国天体物理联合实验室（JILA）是CU Boulder和NIST的联合机构，该机构的科学家所开发的一种设备能够在一个小板吸收了微波能量后，再将能量反射到激光光束中，而这一过程是远距离传送量子信号的关键步骤。
该论文的两位主要作者之一、CU Boulder的研究生彼得·伯恩斯（Peter Burns）表示，他所在团队的研究成果有一天可以协助工程师们将巨大的量子计算机网络连接起来。他展望道：“我们预计，量子计算领域会有长足的进步，我们试图打造一个能为量子网络所用的连接方式。”
在过去十年中，尽管有几家科技企业已经在设计比传统计算机更强大的量子芯片原型上取得了进展，但是要从这些芯片中提取信息仍是一项艰巨的任务，因为在不同介质载体上的信息之间做转换是一大技术挑战。比如，谷歌的超导量子处理器“Bristlecone”和英特尔的量子位超导测试芯片“Tangle Lake”这样的顶级量子芯片发送数据的手段，要么是采用光子的形式，要么是采用会在微波频段上振动摇摆的微型光包的形式。然而，大多数现代的通信手段仍然依赖于只能传输可见光的光纤电缆。
在该研究项目中，研究人员用一根微波光子束照射撞击一块由氮化硅制成的小板，使它产生振动，并从另一端喷射出光子。研究人员能够以47%的效率完成整个过程，这意味着每当有两个微波光子击中小板，那么就几乎有一个光子被释放出来。伯恩斯解释说，与利用晶体或磁铁的其他方法相比，这一将微波转化为光的手段的效果和性能的优越性十分明显。他补充说，这款设备真正令人印象深刻的地方是它的宁静状态。不过，即使是在储存量子芯片的超冷实验室中，微小的热量也会使这个“蹦床”发生震动，而这会导致多余的光子释放来污染信号。为了摆脱这种混杂的局面，研究人员发明了一种新的方法来测量噪音，并将噪音从光束中除去。
伯恩斯指出：“我们现在所做的工作是测量设备的微波噪声，这样我们就可以在光学层面上对信号和噪声进行区分。”为了使该“蹦床”成为一个更实用的工具，研究小组需要进一步降低噪音水平。
该研究的另外一名合著者、JILA的康拉德·莱纳特（Konrad Lehnert）指出这一研究成果将具有巨大的应用红利。“可以明确的是，未来我们将离小型量子计算机的原型越来越近，如果我们能通过网络把它们连接起来，那么它无疑将为我们带来巨大的好处。”
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编译：Jonathan 审稿：西莫 编辑：张梦
来源：https://www.eurekalert.org/pub_releases/2018-07/uoca-mtm071618.php
