可以探测单光子的新型约瑟夫森结，有望改善量子通信
2021-05-21 19:34:17   来源：麦姆斯咨询   评论：0   点击：

国际合作研究团队开发的新型约瑟夫森结（Josephson junction）可以实现更高效的量子通信。

可以探测单个光子的约瑟夫森结

据麦姆斯咨询报道，由雷神BBN科技公司、麻省理工学院、哈佛大学、浦项科技大学、西班牙光子科学研究所以及日本国家材料科学研究所组建的一支国际研究团队共同开发了一种探测单个光子或光粒子的新方法。

研究人员称，这对于传感器、通信以及更强大的量子计算处理器领域的应用来说是一项非常有前景的研究成果。

研究小组已经将这项围绕新型约瑟夫森结元件的研究成果发表于Science期刊。这一发现基于同一团队先前对微波辐射探测器的研究基础，相比现有系统的灵敏度提高了10万倍。

雷神BBN科技公司的首席科学家Kin Chung Fong评价称：“量子计算中的约瑟夫森结类似于现代电子学中的晶体管，所以它们非常重要。我们开发的新器件可以使量子计算中的这种基本单元能够通过单光子进行通信。它可以提高通信速度，使量子网络和传感成为可能。”

“量子计算机正在成为现实，有望开启更快的处理，克服经典计算机目前面临的局限性。到目前为止，我们已经意识到量子计算机理论上可以更好，正在解决独特的优化问题，但是，仍有一些技术限制需要解决，才能让它们真正强大。”Kin Chung Fong补充说。

其中，背景噪声就是一个例子，它会导致量子位丢失内存，在处理过程中产生错误。其他研究人员认为这种噪声是一个问题，但该研究团队的科学家把这个问题看作是一个机会。

他们使用的方法就好比高速公路，超导电荷扮演的是高速公路上的汽车。原则上，它们可以非常快速地移动而不会互相碰撞。而背景噪声就像是中央车道上一辆抛锚的汽车，它会影响交通。

这种对通道的干扰会阻碍数据传输，但同样的现象却可以通过利用基于石墨烯的约瑟夫森结探测单个光子，并使信息流继续传输。这样，数据传输就不会出现泄漏，这使得基于超导的超级计算机和量子计算机之间能够以非常高的速度进行连续通信。

这项研究成果表明，这一发现无疑是未来超导计算架构中实现高速、低功耗光互连，探索将系统从一个设备扩展到多个并行或互连设备的关键。

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《传感器技术和市场趋势-2020版》