科学家研制出量子技术"通用翻译器"

该技术可作为量子计算机的通用翻译器——使它们能够远距离相互通信，转换高达95%的信号且几乎没有噪声。而且整个设备可集成在一块硅芯片上，这正是日常计算机中使用的相同材料。

"这就像是找到了一位几乎译对每个词语、完整保留信息且不添加背景杂音的翻译，"研究作者穆罕默德·哈利法表示，他在不列颠哥伦比亚大学应用科学学院和布卢森量子物质研究所攻读博士学位期间进行了这项研究。

"最重要的是，该设备能维持遥远粒子间的量子关联，并能双向工作。没有这种关联，你拥有的只是昂贵的独立计算机。有了它，你才能构建真正的量子网络。"

工作原理

量子计算机使用微波信号处理信息。但要将信息传输至其他城市或大洲，需将其转换为可通过光纤传输的光学信号。这些信号极其脆弱，即使转换过程中的微小干扰也可能将其破坏。

这对量子计算机依赖的纠缠现象构成挑战——无论相距多远，两个粒子始终保持关联。爱因斯坦称之为"鬼魅般的超距作用"。失去这种关联意味着丧失量子优势。这项发表于《npj Quantum Information》期刊的不列颠哥伦比亚大学设备，有望在保持纠缠链路的同时实现长距离量子通信。

硅基解决方案

该团队的模型是一种可在硅晶圆上制造的微波-光学光子转换器。其突破在于精心设计的微小缺陷——通过向硅中刻意植入磁性缺陷来控制其特性。当微波和光信号被精确调谐时，这些缺陷中的电子能在不吸收能量的情况下实现信号转换，从而避免了困扰其他转换方法的不稳定性问题。

该设备还能在极低功耗（仅百万分之一瓦特）下高效运行。作者提出了结合这种特殊工程硅与超导元件（具有完美导电性的材料）的实用设计方案。

未来展望

虽然目前仍处于理论阶段，但这项研究标志着量子网络发展的重要一步。

"我们明天还无法建成量子互联网——但这清除了一个主要障碍，"研究资深作者约瑟夫·萨尔菲博士表示，他是不列颠哥伦比亚大学电气与计算机工程系助理教授兼布卢森量子物质研究所首席研究员。

"当前，在城市间可靠传输量子信息仍具挑战。我们的方法可能改变这一现状：基于硅的转换器可利用现有芯片制造技术生产，并轻松集成至当今的通信基础设施中。"

最终，量子网络有望实现牢不可破的在线安全、室内可用的GPS定位系统，并赋予解决当今无法攻克难题的能力——例如设计新药物或大幅提升精度的天气预报。