科技日報記者 張夢然
奧地利科學技術研究所（ISTA）物理學家在量子信息領域取得了關鍵性進展：實現了超導量子比特的全光學讀取。這一成果不僅為增加可用于計算的量子比特數量鋪平道路，還為架設基于光纖連接、可在室溫下運行的超導量子計算機網絡奠定了基礎。相關論文發表在最新的《自然·物理學》雜志上。
量子比特作為量子信息的基本單位，對相關技術的發展至關重要。超導量子比特在構建大規模量子計算機方面具有巨大潛力，但其擴展性受限于對電信號的依賴和低溫硬件的需求。
此次，通過使量子比特能夠“理解”光纖傳輸的信息，研究團隊顯著減少了測量所需的低溫硬件數量。為了實現這一目標，團隊開發了一種方法來將光信號轉換成量子比特可以識別的微波頻率，并能將量子比特響應的微波信號再轉回光學信號。這使得紅外光可以在不破壞量子比特超導性的前提下被發送到它們附近。使用光電換能器作為開關，量子比特可以直接與外部世界相連。
要讓量子計算機進行有意義的計算，通常需要數千乃至數百萬個量子比特。然而，由于檢測和測量這些量子比特所需的低溫冷卻條件非常嚴格，基礎設施難以滿足需求。新技術大幅降低了測量超導量子比特時的熱負荷，從而可能突破當前的技術限制，允許更多量子比特用于實際計算中。
此外，該技術還能簡化傳統的讀取系統，減少因電信號導致的誤差，降低對昂貴且復雜的電氣元件的依賴。通過用光電傳感器取代傳統電氣組件，整個系統變得更加穩定高效，同時也降低了成本。這種創新同樣支持科學家利用光連接多臺量子計算機，進一步擴大了可用超導量子比特的數量，標志著量子計算領域的重大進步。
總編輯圈點：
這一成果的重要性，在于它提供了一種更加高效、穩健且經濟的方法來增加可用于計算的量子比特數量。這一方面避免了傳統電信號帶來的誤差和復雜性，另一方面推動了超導量子比特技術的進步。近來，國際上量子領域研究成果頻出，開辟了多條通往未來量子信息處理的新路徑，也預示著實用級量子計算網絡的實現或指日可待。
