利用光纤网络实现量子信息传输更近一步

人们通常认为,量子技术利用了统辖粒子行为的量子力学原理,其过于脆弱而无法与我们日常常用的电子设备共存。但据物理学家组织网9日报道,美国芝加哥大学的科学家最近宣布:量子态可被集成在由碳化硅制成的常用电子设备内并被很好地控制。最新研究让利用光纤网络实现量子信息传输更近了一步。

在发表于《科学》与《科学进展》上的两篇论文中,最新研究首席研究员、量子技术先驱大卫·奥沙隆带领的团队证明,他们可以用电控制嵌入碳化硅内的量子态。与科学家在量子实验中通常需要使用超导金属或钻石等奇特材料相比,最新突破或许提供了一种更方便地设计和构建量子电子设备的方法。

奥沙隆指出,这些位于碳化硅内的量子态有一个独到之处:可以发射波长接近电信频段光的单个粒子(光子):“使这些光子非常适合通过光纤网络进行长距离传输,目前,全球90%的数据由这些光纤网络传输。”

此外,与现有电子设备结合使用时,这些光子可以获得新特性。例如,在一篇论文中,团队创建出了所谓的“量子调频收音机”。与将音乐传输到汽车收音机的方式一样,量子信息可以在极长距离内传输。

此外,在刊载于《科学》杂志的论文中,研究团队解决了量子技术中普遍存在的一个问题:噪音。

这一论文作者克里斯·安德森说:“所有半导体器件都有杂质,在量子尺度上,这些杂质会创建嘈杂的电环境,从而扰乱量子信息,这也是量子技术领域一个普遍存在的问题。”但他们借助二极管,让量子信号没有噪音并几乎完全稳定。

目前,奥沙隆团队正致力于将量子力学的奇特性质与经典半导体技术相结合。他说:“这使我们向实现能在光纤网络中存储和分配量子信息的系统迈进了一步。这种量子网络将带来新颖的技术,最终让我们创建出无法破解的通信通道、实现单电子态的隐形传送和量子互联网。”(记者刘霞)