耶鲁大学研究人员首次完成端-端量子数据传输学术资讯

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▲投掷与接球

近日，据《自然-物理》报道，耶鲁大学的研究人员在美国陆军研究办公室的部分资助下，采用名为“投掷与接球”的新技术，首次完成了随需的端-端量子数据传输。这对于量子科学有一定推动作用。形象的说，耶鲁大学的这项研究类似于棒球中的“投掷”与“接球”。研究人员将量子比特从微波腔的一个物理节点掷向另一个空腔的分离点。耶鲁大学的研究人员一直致力于量子计算机的前沿研究，并已在量子运算和超导电路领域取得了开创性成果。

量子计算为提升运算速度提供了可能，但为了让量子计算机运行更复杂的算法，就必须使其具备更强的处理性能。为了达到这个目的，量子比特需要实现交互——这就是“投掷与接球”技术的意义所在。“我们采用的方法是，在独立模块中，使用量子网络将诸多量子比特进行链接，”耶鲁大学研究生、论文共同一作Christopher Axline介绍说，“这种策略与将计算机聚类在局域网中类似。”Axline在耶鲁大学的Robert Schoelkopf（该研究首席研究员）实验室工作。其余共同一作还包括耶鲁大学研究生Luke Burkhart和前耶鲁大学博士后研究员Wolfgang Pfaff。

之前的研究使研究人员能够在保存信息的同时，“掷出”量子比特。现在，他们也能重新捕捉信息了。Burkhart说：“旁人或许认为‘接住’飞来的量子比特只是我们前面工作的直线延伸，但实际上它复杂得多。我们必须考虑信息释放的速率、频率等因素，否则将功亏一篑。”为此，研究人员仔细调校了“投掷与接球”技术，以确保“投接”两端同步。

除了量子比特本身，实验的另一个创新点是将空腔作为系统的储存器。Axline解释说：“我们和耶鲁量子研究所的大量研究聚焦于如何在量子信息处理过程中充分利用空腔。对于量子信息的存储，超导腔是最安全的。更为重要的是，其储存方式也更为灵活。”

此外，“投掷与接球”技术还涉及量子纠缠。也就是说，“投手”在投掷，同时也在接球Burkhart说：“我们使‘投手’和‘捕手’状态产生纠缠，这对于量子网络极为重要。”

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编译：雷鑫宇审稿：三水编辑：张梦

来源：

https://scitechdaily.com/physicists-complete-first-end-to-end-quantum-data-transmission-done-on-demand/