國際合作研究團隊開發(fā)可以實現(xiàn)更高效的量子通信的新型約瑟夫森結(jié)

國際合作研究團隊開發(fā)的新型約瑟夫森結(jié)（Josephson junction）可以實現(xiàn)更高效的量子通信。

據(jù)麥姆斯咨詢報道，由雷神BBN科技公司、麻省理工學(xué)院、哈佛大學(xué)、浦項科技大學(xué)、西班牙光子科學(xué)研究所以及日本國家材料科學(xué)研究所組建的一支國際研究團隊共同開發(fā)了一種探測單個光子或光粒子的新方法。

研究人員稱，這對于傳感器、通信以及更強大的量子計算處理器領(lǐng)域的應(yīng)用來說是一項非常有前景的研究成果。

研究小組已經(jīng)將這項圍繞新型約瑟夫森結(jié)元件的研究成果發(fā)表于Science期刊。這一發(fā)現(xiàn)基于同一團隊先前對微波輻射探測器的研究基礎(chǔ)，相比現(xiàn)有系統(tǒng)的靈敏度提高了10萬倍。

雷神BBN科技公司的首席科學(xué)家Kin Chung Fong評價稱：“量子計算中的約瑟夫森結(jié)類似于現(xiàn)代電子學(xué)中的晶體管，所以它們非常重要。我們開發(fā)的新器件可以使量子計算中的這種基本單元能夠通過單光子進行通信。它可以提高通信速度，使量子網(wǎng)絡(luò)和傳感成為可能?！?/p>

“量子計算機正在成為現(xiàn)實，有望開啟更快的處理，克服經(jīng)典計算機目前面臨的局限性。到目前為止，我們已經(jīng)意識到量子計算機理論上可以更好，正在解決獨特的優(yōu)化問題，但是，仍有一些技術(shù)限制需要解決，才能讓它們真正強大。”Kin Chung Fong補充說。

其中，背景噪聲就是一個例子，它會導(dǎo)致量子位丟失內(nèi)存，在處理過程中產(chǎn)生錯誤。其他研究人員認為這種噪聲是一個問題，但該研究團隊的科學(xué)家把這個問題看作是一個機會。

他們使用的方法就好比高速公路，超導(dǎo)電荷扮演的是高速公路上的汽車。原則上，它們可以非?？焖俚匾苿佣粫ハ嗯鲎?。而背景噪聲就像是中央車道上一輛拋錨的汽車，它會影響交通。

這種對通道的干擾會阻礙數(shù)據(jù)傳輸，但同樣的現(xiàn)象卻可以通過利用基于石墨烯的約瑟夫森結(jié)探測單個光子，并使信息流繼續(xù)傳輸。這樣，數(shù)據(jù)傳輸就不會出現(xiàn)泄漏，這使得基于超導(dǎo)的超級計算機和量子計算機之間能夠以非常高的速度進行連續(xù)通信。

這項研究成果表明，這一發(fā)現(xiàn)無疑是未來超導(dǎo)計算架構(gòu)中實現(xiàn)高速、低功耗光互連，探索將系統(tǒng)從一個設(shè)備擴展到多個并行或互連設(shè)備的關(guān)鍵。

編輯：jq