新研究表明两个硅量子比特实现四毫米距离通信

普林斯顿大学的研究人员在开发硅基量子计算机硬件方面迈出了重要的一步。他们成功地在相距4毫米的两个硅自旋量子位之间交换了信息，证明了硅量子位可以进行相对长距离的通信。相关的研究论文发表在25日的《自然》杂志上。

量子计算机比传统计算机具有更强的计算能力，这是因为应用于它们的量子位可以同时处于多种状态。为了实现大规模量子计算，未来的量子计算机需要数千个可以相互通信的量子位。目前，谷歌和IBM开发的量子计算机原型已经拥有几十个甚至近100个量子位。然而，许多技术专家认为，从长远来看，与谷歌和IBM原型使用的超导量子位相比，硅基量子位更有前途——它们的制造成本更低，量子态保持时间更长。然而，硅自旋量子位是由单个电子组成的，非常小。如何连接多个量子位是大规模量子计算机面临的主要挑战。

这一次，普林斯顿大学教授杰森·佩塔尔带领研究小组证明了硅自旋量子位在计算机芯片上相距甚远时也能相互作用，这为解决量子位之间的互连问题奠定了基础。

为了实现硅自旋量子位的远程通信目标，研究小组使用一个包含单个光子的窄腔作为“导线”来连接相距4毫米的两个量子位。他们成功地调谐了两个量子位，并将其与光子耦合，最终实现了两个量子位之间的相互通信。

4毫米看起来很短，但是从另一个角度来看，例如将一个量子位与一所房子进行比较，这种通信距离意味着一所房子正在向750英里以外的另一所房子发送信息。

杰森·佩塔(Jason Peta)表示，在硅片上传输4毫米信息的能力将赋予量子硬件更多新功能。从长远来看，他们的研究将有助于改善芯片上和芯片之间的量子位通信。

斯坦福大学电气工程教授庞雅文·武科维奇没有参与这项研究，他评论说，证明量子位之间的远程相互作用对于量子技术的进一步发展至关重要，比如模块化量子计算机和量子网络，杰森·佩塔团队的研究成果令人鼓舞。