《自然》：量子信號(hào)放大器抗噪性能接近極致

　　可傳輸小到一個(gè)光量子所包含的微弱信號(hào)

　　據(jù)美國(guó)物理學(xué)家組織網(wǎng)5月6日(北京時(shí)間)報(bào)道，來(lái)自美國(guó)的研究團(tuán)隊(duì)研制出一種量子計(jì)算機(jī)信號(hào)放大器，能夠傳輸小到一個(gè)光量子所包含的微弱信號(hào)，而且產(chǎn)生的“噪聲”非常少，幾乎達(dá)到了量子計(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)和手機(jī)一樣，依靠復(fù)雜的微波放大器來(lái)確保信息能夠被精確地接收和還原。然而，所有的放大器都有天生的缺陷，其中最大的缺陷在于它們會(huì)隨機(jī)產(chǎn)生噪聲，這些噪聲會(huì)讓信號(hào)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(tuán)隊(duì)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(jì)算機(jī)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(gè)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(hào)。

　　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(zhǎng)史蒂文·格文領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)現(xiàn)已研制出了這種新的實(shí)用放大器，該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(jì)算機(jī)要求的理想最小值。

　　2005年，史蒂文·格文和同事們經(jīng)過(guò)12年的摸索之后，向外界展示了如何創(chuàng)建運(yùn)行在量子位(qubits)上的量子計(jì)算機(jī)。這種量子計(jì)算機(jī)用微波代替了原來(lái)的激光來(lái)控制量子位，采用超導(dǎo)體“庫(kù)珀盒”(Cooper box)來(lái)存儲(chǔ)振蕩的微波量子，它們可在不改變量子態(tài)的前提下實(shí)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(jì)算機(jī)，則可傳輸對(duì)量子態(tài)的控制和測(cè)量來(lái)說(shuō)都非常微弱的微波信號(hào)。一般的信號(hào)強(qiáng)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(jī)信號(hào)的強(qiáng)度。 作者：劉霞