科学家们朝着这一目标迈出了一大步在成功使用光子在冷原子气体和固体晶体之间传输量子信息后,甚至还有一个量子互联网来连接它们。
在这两个“节点”或存储类型之间传递数据表明,应该可以构建将各种节点混合在一起的混合量子计算机,使它们更加稳定和实用。
西班牙光子科学研究所(The Institut de Ciències Fotòniques 或 IFCO)的团队表示,像这样的混合系统可能会结合节点提供的每种存储类型的优点。
“这就像让节点说两种不同的语言,”一位研究人员说,尼古拉斯·马林。
“为了让它们进行通信,有必要转换单个光子的属性,以便它可以有效地在这些不同节点之间传输所有信息。”
之前没有人成功地在两种不同类型的节点之间传递量子信息,因为它们通常在不同的带宽和不同的波长下运行。
事实证明,在不受干扰且信号足够强的情况下在它们之间获得光子是非常棘手的。
在这个实验中,研究人员使用了一种称为时间仓编码,它非常适合量子位通信和防止干扰(就像这里一样),但不太适合允许量子位相互交互。
在这种情况下,研究人员从激光冷却云开始铷原子,产生量子比特编码为带宽非常窄、波长为 780 纳米的单光子。
然后成功地传递到接收节点,这是一个掺杂了镨离子,将其转换为 606 纳米的波长。
在发送和接收节点之间,光子再次转换为 1552 纳米的波长,以证明该实验网络有一天可能会与我们目前的电信基础设施。
量子位保持约 2.5 微秒,并以非常高的保真度检索。
这些量子位是构建块,能够处于叠加状态——同时有两种状态——而不是今天的计算机位,它们被固定为 1 或 0。
一旦我们弄清楚如何足够可靠和准确地操纵这些量子位,处理的飞跃应该是巨大的。
气体(右下)和晶体(左上)的示意图。 (ICFO/Scixel)
那一天还有很长的路要走,但我们现在知道建造混合量子计算机是可能的,它可以通过已经到位的电缆有效地发送数据。
而且由于不同类型的节点擅长不同的任务(例如气体的编码或晶体的存储),混合网络是我们尝试和利用的进一步探索的重要途径量子计算的全部力量。
“能够连接具有截然不同功能和能力的量子节点,并通过它们之间的单光子传输量子比特,代表了混合量子网络发展的一个重要里程碑,”一位研究人员说,于格斯·德·里德马滕。
该研究发表于自然。