1.媒體來源:
大紀元
2.記者署名:
大紀元記者高文森編譯報導
3.完整新聞標題:
量子網絡高效調製解調器獲突破
4.完整新聞內文:
現代計算機需要調製解調器（modem）接入互聯網，將來的量子計算機也需要量子調製解
調器，把世界各地的量子計算機接入互聯網。馬普所（Max Planck Institute）的一份研
究最近獲得首個突破，設計出一種既簡單又高效的連接技術，最明顯的優勢是，這種量子
調製解調器可以集成接入現有的光纖網絡。
量子調製解調器需要合適的接口才能處理極其敏感的量子信息，也是現在設計面臨的巨大
挑戰。他們必須保證「本地量子比特」和「傳輸中的量子比特」可以有效地互動，在長距
離傳輸過程中不會破壞量子信息。
「本地量子比特」指的是位於本地量子計算機的量子信息，比如位於內存中或是量子計算
機的處理器內的信息。「傳輸中的量子比特」現在一般使用光子實現，作為傳輸信息的載
體，通過光纖網絡或在真空中傳輸。量子調製解調器就是為「本地量子比特」和「傳輸中
的量子比特」建立連接的設備。
量子比特之間精細的連接
研究稱，為了建立這種連接，調製解調器發送或接收的量子信息載體——光子，必須與用
於通訊的紅外激光波長精確地匹配。這意味著「調製解調器內必須有靜止的量子比特，能
夠以量子躍遷的方式精確地與這些紅外光子互動。」
這份研究展示，鉺元素很適合承擔這項任務。它的電子可以精確的實現所需的量子躍遷。
可是困難在於，鉺原子很難發生量子躍遷。因此研究人員想到，把鉺原子和紅外光子鎖在
一個合適的空間內，維持盡可能長的時間，迫使它們有足夠的機會互動從而發生反應。
研究員雷塞爾（Andreas Reiserer）說：「就像一個聚會，為了使客人互相之間最充分地
互動，比如有十個客人的情況下，聚會所用的空間大小很重要。如果是一個足球場，那太
大了，人都找不到了；如果是一個電話亭，又太小啦。一個會客室才正好。」
然而，這個聚會將很快結束，因為這些光子以光速行動，很不穩定，總是要離開。
於是研究人員把「會客室」設計成一個微型的、帶鏡子的「櫃子」，再把鉺原子裝在透明
的、很薄的硅酸釔複合物晶體內——只有一根頭髮五分之一的寬度。這個晶體就像三明治
的夾心一樣，被夾在兩面鏡子的中間。為了避免熱量對原子造成的擺動而破壞量子信息，
研究人員還得把整個元件冷卻到零下271攝氏度。
鏡櫃內的光子猶如乒乓球
被鎖在這個鏡櫃裡面的光子被鏡子反射後就像乒乓球一樣來回跳動，這大大增加了它們與
鉺原子互動的機率。研究人員稱，這比沒有使用鏡子的情況效率提升了幾乎六倍。
由於鏡子也有一定的透光性，因此這樣的調製解調器可以接入現有的光纖網絡。這也是研
究人員認為這種技術最大的優勢所在。
雷塞爾說，他們對這項進展很滿意。接下來，他們考慮改進實驗，想辦法讓每個鉺原子在
與激光的互動中都可以作為量子比特的角色。這將使得裝有鉺原子的晶體變成一個量子處
理器，這樣的調製解調器將與量子計算機更加兼容。
研究人員表示，如此簡單的方案為構建「量子中繼器」奠定了基礎。量子中繼器也是現在
研究聚焦的領域之一。每間隔數百公里設置一個量子中繼器，可有效補償傳輸中的信息損
耗。
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https://www.epochtimes.com/b5/20/11/22/n12568225.htm
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