《自然》：量子信號放大器抗噪性能接近極致

可傳輸小到一個光量子所包含的微弱信號

據美國物理學家組織網5月6日(北京時間)報道，來自美國的研究團隊研制出一種量子計算機信號放大器，能夠傳輸小到一個光量子所包含的微弱信號，而且產生的“噪聲”非常少，幾乎達到了量子計算機的理想要求。相關研究發表在5月6日出版的《自然》雜志上。

量子計算機和手機一樣，依靠復雜的微波放大器來確保信息能夠被精確地接收和還原。然而，所有的手機信號增強器都有天生的缺陷，其中最大的缺陷在于它們會隨機產生噪聲，這些噪聲會讓信號變得模糊。在量子物理學層面，海森堡不確定性原理表明，不管放大器做得多么好，少量的“噪聲”都是不可避免的。

該研究團隊的領導者之一、耶魯大學應用物理學教授米歇爾 德沃雷表示，量子計算機如果要想獲得其理論上具備的巨大潛力，需要新的放大器，其應能傳輸小到一個光量子(也稱光子，是光線中攜帶能量的粒子)所包含的微弱信號。

德沃雷和耶魯大學物理學和應用物理學教授、科學和技術學院代理院長史蒂文 格文領導的研究團隊現已研制出了這種新的實用放大器，該信號放大器使用了在低溫環境下工作的超導電路，產生的“噪聲”很少，非常接近量子計算機要求的理想最小值。

2005年，史蒂文格文和同事們經過12年的摸索之后，向外界展示了如何創建運行在量子位(qubits)上的量子計算機。這種量子計算機用微波代替了原來的激光來控制量子位，采用超導體“庫珀盒”(Cooper box)來存儲振蕩的微波量子，它們可在不改變量子態的前提下實現讀寫。

而此次耶魯大學研制的基于超導電路的量子計算機，則可傳輸對量子態的控制和測量來說都非常微弱的微波信號。一般的信號強度約為10-18瓦，相當于在月球上收到的從地球發出的手機信號的強度。 

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