跳动城乡网量子计算机有望解决当今人类面临的一些最具挑战性的问题。虽然量子信息的计算受到了很多关注，但量子网络内的信息转换对于实现这项新技术的潜力同样至关重要。
为了满足这一需求，亥姆霍兹德累斯顿罗森多夫中心(HZDR)的一个研究团队现在正在引入一种用于转换量子信息的新方法。该团队通过利用磁振子的磁场(磁性材料中发生的波状激发)来操纵量子位，即所谓的量子位。研究人员在《科学进展》杂志上发表了他们的研究结果。
构建可编程通用量子计算机是我们这个时代最具挑战性的工程和科学事业之一。这种计算机的实现对于物流、金融、制药等不同行业领域具有巨大的潜力。然而，该技术中信息存储和处理方式的固有脆弱性阻碍了实用量子计算机的构建。量子信息被编码在量子位中，量子位极易受到环境噪声的影响。微小的热波动(零点几度)可能会完全扰乱计算。
这促使研究人员将量子计算机的功能分布在不同的独立构建块中，以努力降低错误率，并利用其组成部分的互补优势。
该出版物的第一作者、HZDR研究员MauricioBejarano表示：“然而，这带来了在模块之间传输量子信息且信息不会丢失的问题。”“我们的研究正是对这个特定的领域，在不同的量子模块之间转换通信。”
目前建立的传输量子信息和寻址量子位的方法是通过微波天线。这是谷歌和IBM在其超导中使用的方法，该技术平台在这场量子竞赛中处于领先地位。
监督这项工作的HZDR物理学家赫尔穆特·舒尔泰斯(HelmutSchultheiss)表示：“另一方面，我们用磁振子来处理量子位。”“这些可以被认为是穿过磁性材料的磁激励波。这里的优点是磁振子的波长位于微米范围内，比传统微波技术的厘米波短得多。因此，微波足迹磁振子在中占用的空间更少。”
精密分频器
HZDR小组研究了碳化硅晶体结构中硅原子空位形成的磁振子和量子位的相互作用，碳化硅是高功率电子器件中常用的材料。这种类型的量子位通常称为自旋量子位，因为量子信息是在空位的自旋态中编码的。但是如何利用磁振子来控制这些类型的量子位呢?
“通常，磁振子是由微波天线产生的。这就带来了一个问题，即很难将来自天线的微波驱动与来自磁振子的微波驱动分开，”Bejarano解释道。
为了将微波与磁振子隔离开来，HZDR团队使用了一种在镍铁合金微型磁盘中可观察到的奇异磁现象。
“由于非线性过程，圆盘内的一些磁振子的频率远低于天线的驱动频率。我们仅用这些低频磁振子来操纵量子位，”该研究表示。
研究团队强调他们尚未进行任何量子计算。然而，他们表明，仅用磁子来处理量子位从根本上是可行的。
利用磁振子功率
“迄今为止，量子工程界尚未意识到磁振子可用于控制量子位，”舒尔海斯强调说。“但我们的实验证明这些磁波确实有用。”
为了进一步开发他们的方法，该团队已经在为未来的计划做准备：他们希望尝试控制几个间隔很近的单个量子位，让磁振子介导它们的纠缠过程——这是执行量子计算的先决条件。
他们的愿景是，从长远来看，磁振子可以被直流电流激发，其精确度足以专门且专门地处理量子位阵列中的单个量子位。这使得使用磁振子作为可编程量子总线以极其有效的方式寻址量子位成为可能。尽管还有大量工作要做，但该小组的研究强调，将磁波系统与量子技术相结合可以为未来实用量子计算机的开发提供有用的见解。
