《自然》：量子信号放大器抗噪性能接近极致

顾汉现

《自然》：量子信号放大器抗噪性能接近极致


发布时间：2010-5-7 17:05:35


《自然》：量子信号放大器抗噪性能接近极致
可传输小到一个光量子所包含的微弱信号


据美国物理学家组织网10-5月6日（北京时间）报道，来自美国的研究团队研制出一种量子计算机信号放大器，能够传输小到一个光量子所包含的微弱信号，而且产生的“噪声”非常少，几乎达到了量子计算机的理想要求。相关研究发表在5月6日出版的《自然》杂志上。

量子计算机和手机一样，依靠复杂的微波放大器来确保信息能够被精确地接收和还原。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们会随机产生噪声，这些噪声会让信号变得模糊。在量子物理学层面，海森堡不确定性原理表明，不管放大器做得多么好，少量的“噪声”都是不可避免的。

该研究团队的领导者之一、耶鲁大学应用物理学教授米歇尔·德沃雷表示，量子计算机如果要想获得其理论上具备的巨大潜力，需要新的放大器，其应能传输小到一个光量子（也称光子，是光线中携带能量的粒子）所包含的微弱信号。

德沃雷和耶鲁大学物理学和应用物理学教授、科学和技术学院代理院长史蒂文·格文领导的研究团队现已研制出了这种新的实用放大器，该放大器使用了在低温环境下工作的超导电路，产生的“噪声”很少，非常接近量子计算机要求的理想最小值。

2005年，史蒂文·格文和同事们经过12年的摸索之后，向外界展示了如何创建运行在量子位（qubits）上的量子计算机。这种量子计算机用微波代替了原来的激光来控制量子位，采用超导体“库珀盒”（Cooper box）来存储振荡的微波量子，它们可在不改变量子态的前提下实现读写。

而此次耶鲁大学研制的基于超导电路的量子计算机，则可传输对量子态的控制和测量来说都非常微弱的微波信号。一般的信号强度约为10-18瓦，相当于在月球上收到的从地球发出的手机信号的强度。 (刘霞   科技日报)