摘要：应用物理学家创建了一个光子路由器，该路由器可以插入量子网络，以创建对噪声敏感的微波量子计算机的强大光学接口。...

哈佛大学John A. Paulson工程与应用科学学院的应用物理学家（SEA）创建了一个光子路由器，可以插入量子网络，以创建强大的光学接口，以用于噪声敏感的微波量子计算机。

突破是有一天实现模块化的分布式量子计算网络的关键步骤，该网络利用了现有的电信基础设施。当今的光纤网络包括数百万英里的光纤，在整个世界各地的光脉冲中以光线或光子的脉冲在眨眼之间，在计算簇之间发送信息。

在海洋电气工程和应用物理学教授MarkoLončar的带领下，该团队创建了一个微波光量子传感器，该设备旨在使用量子加工系统，以使用超导微波炉作为其最小的操作单位（类似于1s和0s的经典零件）。该研究发表在自然物理学。

换能器有效地是光子的路由器，桥接微波炉和光学光子之间的较大能量缝隙，从而可以控制具有光学信号的微波炉，从而产生了许多英里。该设备是第一个仅使用光线来证明对超导值控制的控制。

Paper第一作者兼研究生Hana Warner说，传感器在梦想量子网络时提供了一种攻击光学功能的方法。华纳说：“这些系统的实现仍然是一种解决方案，但是要到达那里，我们需要找出实用方法来扩展和与不同的组件进行扩展和交互。” “光光子是您可以做到的最好的方法之一，因为它们的信息非常好，损失低和带宽很高。”

超导量子位是为不同能量状态设计的纳米制动电路，这是一个新兴的量子计算平台，因为它们的可伸缩性，与现有制造过程的兼容性以及维持量子叠加的能力足以执行计算。

但是，部署超导微波炉量子平台的主要瓶颈之一是它们必须运行的极低温度，因此需要大型冷却系统称为稀释冰箱。由于未来的量子计算将需要数百万个Qubit才能操作，因此仅在微波频率信号上缩放这些系统是具有挑战性的。该解决方案在于使用微波Qubits进行量子操作，但将光学光子作为高效且可扩展的接口。

那就是传感器进来的地方。

哈佛团队的2毫米光学设备类似于纸夹，并坐在芯片上，长度约为2厘米。它通过将微波谐振器与两个光学谐振器联系起来，从而可以通过其基本材料硅锂锂来启用能量来来源。该团队利用这种交流来消除对量大的微波电缆的需求，以控制量子状态。

用于控制的相同设备可用于量子状态读数，或形成直接链接以将挑剔的量子信息转换为量子计算节点之间的坚固光包。突破使我们更接近一个通过低损坏，高功率光网络连接的超导量子处理器的世界。

隆切尔说：“我们的传感器的下一步可能是使用光的微波柜之间可靠的生成和纠缠的分布。”

哈佛团队将其在光学系统中的专业知识与Rigetti Computing的合作者结合在一起，后者提供了超导Qubit平台，研究人员在该平台上测试了其传感器并绘制了不同的实验。其他合作者来自芝加哥大学和马萨诸塞州理工学院。

芯片的制造是在哈佛大学纳米级系统中心进行的，该中心是国家纳米技术协调基础设施网络的成员，该网络得到了国家科学基金会奖1541959的支持。

根据RCP06360奖，空军研究实验室进一步支持了这项工作；国家科学基金会根据EEC-1914583，OMA-2137723，OMA-1936118，ERC-1941583和OMA-2137642；国防高级研究项目局根据HR01120C0137奖；国防部裁决FA8702-15-D-000； DE-SC0020376颁发的能源部；根据奖项FA9550-20-1，FA9550-19-1-0399和FA9550-21-1-0209颁奖的科学研究办公室；陆军研究办公室根据W911NF-20-1-0248，W911NF-23-1- 0077和W911NF-21-1-0325；和NTT Research，Packard Foundation颁奖典礼2020-71479。