摘要：物理学家首次成功地在宏观距离上连贯地耦合了两个Andreev量子。他们在狭窄的超导谐振器中产生的微波光子的帮助下实现了这一目标。结果为在量子通信和量子计算中使用耦合的Andreev Qubits奠定了基础。...

巴塞尔大学的物理学家首次成功地在宏观距离上连贯地耦合了两个Andreev Qubits。他们在狭窄的超导谐振器中产生的微波光子的帮助下实现了这一目标。实验的结果和随附的计算最近发表在自然物理学，为在量子通信和量子计算中使用耦合的Andreev Qubit奠定基础。

量子通信和量子计算基于量子位（Qubits）作为最小的信息单位 - 与经典计算机中的位有关。在目前在世界各地正在调查的许多不同的方法中，一个有前途的选择是使用Andreev对Qubits。

在称为Andreev反射的过程中，这些量楼在金属和超导体之间的界面上形成。在这里，来自金属的电子进入超导体，在那里它成为电子对的一部分（库珀对），而一个像正粒子一样的孔反射回金属。基于此过程，在这些材料的界面上形成了离散状态的离散对。它们被称为Andreev Bound State，可以充当量子的基础状态。这些状态对外部扰动相对强大，相干时间（维持叠加的时间）相对较长。它们也很容易控制并将其纳入现代电子电路中。所有这些因素对于开发可靠且可扩展的量子计算机都是有利的。

两个量子系统之间的交换

现在，研究人员已经在两个Andreev量子位之间实现了强量子机械耦合，每个偶数都定位在半导体的纳米线中。结果表明，与理论模型有着极好的一致性。

"We coupled the two Andreev pair qubits at a large distance from one another at the two ends of a long, superconducting microwave resonator. This allows the exchange of microwave photons between the resonator and the qubits," explains Professor Christian Schönenberger from the Department of Physics and the Swiss Nanoscience Institute of the University of Basel, whose team carried out the experiments.

微波谐振器可以以两种不同的方式使用：在一种模式下，可以通过谐振器读取量子位，从而为研究人员提供有关其量子状态的信息。第二种模式被用来将两个量子位彼此融合在一起，从而使它们可以“通信”而不会丢失微波光子。然后，这两个量表不再彼此独立，而是共享一个新的量子状态 - 这对于开发量子通信和量子计算机至关重要。

该文章的合着者之一Andreas Baumgartner博士说：“在我们的工作中，我们结合了三个量子系统，以便它们可以彼此之间交换光子。我们的Qubits本身只有大约100纳米的尺寸，我们将它们的宏观距离（6毫米）搭配在一起。” “这样做，我们能够证明Andreev Pair Qubits适合紧凑，可扩展的固态Qubits。”

这项工作是由巴塞尔大学，哥本哈根，卡尔斯鲁赫和耶鲁大学的团队进行的，作为欧洲FET Open Project和QC的一部分。