物理学家找到了可以提供量子互联网技术的“缺失环节”

前尽管量子网络能够发挥其巨大潜力，但科学家们仍然面临着几个难题需要克服——但一项新研究概述了其中一个问题的潜在解决方案。

正如我们最近看到的研究，我们现有的经典计算组件所用的硅材料也显示出了存储量子比特的潜力。

这些量子比特——或者量子位– 是下一阶段的关键性能，并且它们有多种类型。

硅量子位随着时间的推移，物理学家已经设法变得更先进、更稳定，但也存在将它们大规模连接在一起的问题。 新研究表明，硅中的某些缺陷（称为 T 中心）可以充当量子位之间的光子（或基于光的）链接。

“像 T 中心这样的发射器结合了高性能自旋量子位和光学光子生成，是制造可扩展、分布式量子计算机的理想选择，”量子物理学家斯蒂芬妮·西蒙斯说来自加拿大西蒙弗雷泽大学。

“它们可以一起处理处理和通信，而不需要连接两种不同的量子技术，一种用于处理，一种用于通信。”

换句话说，它是一个更高效的系统，而且很可能更容易构建。 研究人员报告说，这是第一次在硅中光学观察到这种量子粒子活动——更多证据表明这是一种可行的前进方向。

还有另一个好处：T 中心发射的光的波长与当前光纤通信和电信设备网络使用的波长相同。 这将使量子互联网技术的推出变得更加简单。

“通过 T 中心，你可以构建能够与其他处理器进行固有通信的量子处理器，”西蒙斯说。

“当你的硅量子位可以通过发射数据中心和光纤网络中使用的同一波段的光子（光）进行通信时，你就可以在连接量子计算所需的数百万个量子位时获得同样的好处。”

研究人员在硅晶圆上制作了数以万计的小型“微型圆盘”，使用特殊的显微技术来确认这些微型设备中的每一个都具有少量可以单独寻址和控制的 T 中心。

还有很多工作要做——量子位需要变得更加可靠并且更准确这样它们就可以被正确利用——但这项研究让我们离量子计算的未来又近了一步。

如果未来可以基于硅，那么我们已经拥有多年的制造专业知识和设备可供使用，这反过来又意味着向大规模量子计算的平稳过渡。

“通过找到一种在硅中创建量子计算处理器的方法，您可以利用多年来用于制造传统计算机的开发、知识和基础设施，而不是为量子制造创建一个全新的行业。”西蒙斯说。

该研究发表于自然。