《自然》：量子信號放大器抗噪性能接近極致

可傳輸小到一個光量子所包含的微弱信號

據(jù)美國物理學(xué)家組織網(wǎng)5月6日(北京時間)報道，來自美國的研究團隊研制出一種量子計算機信號放大器，能夠傳輸小到一個光量子所包含的微弱信號，而且產(chǎn)生的“噪聲”非常少，幾乎達到了量子計算機的理想要求。相關(guān)研究發(fā)表在5月6日出版的《自然》雜志上。

量子計算機和手機一樣，依靠復(fù)雜的微波放大器來確保信息能夠被精確地接收和還原。然而，所有的手機信號增強器都有天生的缺陷，其中最大的缺陷在于它們會隨機產(chǎn)生噪聲，這些噪聲會讓信號變得模糊。在量子物理學(xué)層面，海森堡不確定性原理表明，不管放大器做得多么好，少量的“噪聲”都是不可避免的。

該研究團隊的領(lǐng)導(dǎo)者之一、耶魯大學(xué)應(yīng)用物理學(xué)教授米歇爾 德沃雷表示，量子計算機如果要想獲得其理論上具備的巨大潛力，需要新的放大器，其應(yīng)能傳輸小到一個光量子(也稱光子，是光線中攜帶能量的粒子)所包含的微弱信號。

德沃雷和耶魯大學(xué)物理學(xué)和應(yīng)用物理學(xué)教授、科學(xué)和技術(shù)學(xué)院代理院長史蒂文 格文領(lǐng)導(dǎo)的研究團隊現(xiàn)已研制出了這種新的實用放大器，該信號放大器使用了在低溫環(huán)境下工作的超導(dǎo)電路，產(chǎn)生的“噪聲”很少，非常接近量子計算機要求的理想最小值。

2005年，史蒂文格文和同事們經(jīng)過12年的摸索之后，向外界展示了如何創(chuàng)建運行在量子位(qubits)上的量子計算機。這種量子計算機用微波代替了原來的激光來控制量子位，采用超導(dǎo)體“庫珀盒”(Cooper box)來存儲振蕩的微波量子，它們可在不改變量子態(tài)的前提下實現(xiàn)讀寫。

而此次耶魯大學(xué)研制的基于超導(dǎo)電路的量子計算機，則可傳輸對量子態(tài)的控制和測量來說都非常微弱的微波信號。一般的信號強度約為10-18瓦，相當(dāng)于在月球上收到的從地球發(fā)出的手機信號的強度。 

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