取得进展：纠缠的最新成就可能会导致更好的量子计算机。

奥地利的研究人员已经证明了一种微波光子和光子纠缠的协议。通过允许微波频率电路通过光纤交换量子信息，这有可能帮助克服形成量子互联网的核心问题之一。

2008年，美国加州理工学院(Caltech)的杰夫·金布尔(Jeff Kimble)首次提出了支持量子互联网的核心愿景，即联网的量子处理器可以交换量子信息，就像经典计算机通过互联网交换经典信息一样。然而，传输量子信息要困难得多，因为背景噪声会在一个被称为退相干的过程中破坏量子叠加。

许多目前最强大的量子计算机，如IBM的鱼鹰，都使用超导量子比特。它们在微波频率下工作，这使得它们极易受到背景热辐射的破坏，这也解释了为什么它们需要保持在低温下。这也使得在超导量子比特之间传输信息变得极其困难。位于克洛斯特纽堡的奥地利科学技术研究所的约翰内斯·芬克解释说:“(一种方法)是建立超冷链接。”“这一记录刚刚发表在《自然》杂志上(由瑞士苏黎世联邦理工学院的Andreas Wallraff团队及其同事发表):10-50 mK 时 30 m，这在扩大规模方面存在一些挑战。”相比之下，他说，“光纤在通信方面非常有效——我们在上网时一直在使用它”。

量子转导

因此，通过在光纤中发送光子来在微波量子位之间传输量子信息的方案将是非常有价值的。最直接的方法是量子转导，其中，通过与第三个光子的相互作用，微波光子被上转换为可以沿着光纤发送的光光子。

不幸的是，这个过程的实际实现也引入了损耗和噪声:“你发送10个光子，也许只有一个被转换……也许你的设备增加了一些额外的光子，因为它是热的或其他原因，”芬克的博士生里沙伯·萨胡说，他是描述这项最新研究的论文的联合第一作者。“这两者都降低了转导的保真度。”

另一种传输量子信息的方法被称为量子隐形传态，1997年由因斯布鲁克大学的安东·塞林格(Anton Zeilinger)的团队首次通过实验证明了这一方法，塞林格也因此获得了2022年的诺贝尔物理学奖。当一个量子比特与纠缠对中的一个光子相互作用时，它自己的量子态就会与第二个光子纠缠。

纠缠交换

如果第二个光子可以沿着低损耗光纤行进，通过所谓的贝尔态测量与来自第二个网络节点的相同准备的传输光子相互作用，则可以在环境条件下产生量子网络。这将在远程超导量子比特之间进行“纠缠交换”。

纠缠光子对是由一个称为自发参数下转换的过程产生的，即一个光子分裂成两个光子。然而，此前还没有人能够制造出能量相差超过1万倍的纠缠光子对。这种差异包括一个光子，其光通信波长约为1550纳米;另一个波长约为3厘米的微波。

Fink 的团队泵浦了一个铌酸锂光学谐振器，它是微波谐振器的一部分，具有电信波长的高功率激光。绝大多数激光光只是从谐振器中原封不动地反射回来，然后被过滤掉。然而，每个脉冲大约有一个光子分裂成两个纠缠光子——一个是微波光子，另一个的波长略长于泵浦光子。

“我们通过测量两个电磁场波动的协方差来验证这种纠缠。我们发现微波-光学相关性比传统允许的更强，这表明两个场处于纠缠状态。这篇论文的第一作者、博士后研究员刘秋说。研究人员现在希望将这种纠缠扩展到量子比特和室温光纤，实现量子隐形传态，并在单独的稀释冰箱中纠缠量子比特。

加拿大舍布鲁克大学的Alexandre Blais参与了Wallraff发表在《自然》杂志上的论文，他对Fink和同事的工作印象深刻，“通常情况下，光学和微波不会相互交流。光学确实是高能量的，而且往往会破坏微波电路的量子相干性。现在(研究人员)有了静止的光子:如果我想把信息传输到另一台冰箱，我需要把信息传输到光纤中的飞行光子中，这样就会有损耗。然后光子必须沿着光纤行进，进入第二个冰箱，并发挥一些魔力……我们不应该认为现在一切都变得简单了——这只是一个开始，但这并不能降低实验的质量。”

该研究在《科学》中有所描述。

参考链接：https://physicsworld.com/a/new-type-of-quasiparticle-emerges-to-tame-quantum-computing-errors/