科学家开发可在最远300毫米距离连接量子比特的声子通道——Live Science
研究人员提出了Quantum Phononic Links（QPLs）架构，旨在借助声子——携带振动能量的准粒子——在相距较远的量子比特之间传输量子信息。该研究的第一作者之一、英国华威大学副教授马克西姆·米罗诺夫表示，在这一方案中，声子可以充当“量子总线”。据Live Science报道，这种方法未来可能有助于打造可扩展的量子处理器，包括拥有超过100万个量子比特的系统。
量子比特之间通信的问题
如果量子比特不是直接相邻，它们就难以交换量子信息。在大型量子系统中，远距离量子比特之间的通信尤为重要，特别是对于应用量子纠错方法而言。
QPLs旨在通过声子实现量子比特之间的远距离通信。作者评估认为，与其他一些已提出的方法——包括表面声波——相比，这种方法不需要如此复杂的结构和额外设备。
硅上的锗
为演示这项技术，研究人员制造了一种基于硅的量子处理器原型，其上具有一层薄的锗晶体层。该材料被描述为具有压缩机械应变的硅上锗。科学家指出，锗具有可减少退相干的特性——即量子信息因外部影响而丢失。
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该架构面向半导体空穴自旋量子比特。在这种系统中，“空穴”指材料中缺少一个电子，但它可以表现得像粒子，并具有适合编码量子信息的自旋态。
远距离通信
QPLs由专门设计的声子波导和谐振器组成，它们可在超薄材料层中引导并约束声学模式。研究人员指出，这项技术能够连接相距不足1微米的量子比特，也能连接相距最远300毫米的量子比特。
这项关于用于空穴自旋量子比特远距离通信的声子连接的研究于6月15日发表在《APL Quantum》期刊上。作者认为，结合声子工程和空穴自旋物理学，能够实现远距离相干通信及量子电路的大规模集成。
