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，并以几乎无噪声的方式转换高达95%的信号。而且整个装置可集成在一块硅芯片上，这种材料与日常计算机中的材料相同。

"这就像找到了一名几乎能准确翻译每个单词、保持信息完整且不添加背景杂音的翻译员，"研究作者穆罕默德·哈利法说道，他在UBC应用科学学院和UBC布卢森量子物质研究所攻读博士学位期间开展了这项研究。

"最重要的是，该装置能保留远距离粒子间的量子连接，并且双向工作。没有这种能力，你拥有的只是昂贵的独立计算机。有了它，你才能获得真正的量子网络。"

工作原理

量子计算机使用微波信号处理信息。但要在城市或大洲之间传输这些信息，需要将其转换为通过光纤电缆传输的光学信号。这些信号极其脆弱，即使翻译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量子纠缠现象是个难题——两个粒子无论相隔多远都保持关联。爱因斯坦称之为"鬼魅般的超距作用"。失去这种连接意味着失去量子优势。UBC的装置在《npj Quantum Information》期刊中有所描述，它能够在保持这些纠缠链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片上制造的微波-光学光子转换器。其突破点在于精心设计的微小缺陷——人为植入硅中以控制其特性的磁性缺陷。当微波和光学信号被精确调谐时，这些缺陷中的电子能将一种信号转换为另一种信号而不吸收能量，从而避免了困扰其他转换方法的不稳定性。

该装置还能在极低功率（仅百万分之一瓦特）下高效运行。作者们提出了一种实用设计方案，采用超导元件（具有完美导电性的材料）与这种特殊设计的硅协同工作。

未来展望

虽然这项工作仍处于理论阶段，但它标志着量子网络发展的重要一步。

"我们明天还无法拥有量子互联网——但这扫清了一个主要障碍，"该研究的资深作者约瑟夫·萨尔菲博士表示，他是电气与计算机工程系助理教授兼UBC布卢森量子物质研究所首席研究员。

"目前，在城市间可靠地传输量子信息仍然具有挑战性。我们的方法可能改变现状：基于硅的转换器可利用现有芯片制造技术构建，并能轻松集成到当今的通信基础设施中。"

最终，量子网络或可实现几乎牢不可破的在线安全、可在室内工作的GPS，以及解决当今无法企及问题的能力，例如设计新药物或显著提升精度的气象预测。