激光冷却原子使量子计算网络离现实更近一步

超导处理器中的量子信息存储为低能量微波光子，但如果要在长距离上传输这些信息以构建量子信息处理网络，则需要将低能量光子转换为更高能量的可以在光纤中传输的光子。美国芝加哥大学与斯坦福大学组成的联合研究团队在低温（5K）环境下，将85Rb冷原子系综同时与三维超导谐振器和振动抑制光腔耦合，展示了利用激光冷却的铷原子实现低能量和高能量光子之间的转换。该转换器若与超导量子比特相结合，将构成一个完整的量子网络平台。该成果于3月22日发表在《自然》杂志上。量子比特（Qubits）是量子信息的基本单位。它们被编码在物理系统中，如光子、原子和离子的量子态。在超导量子计算平台中，量子比特经常被编码在具有低能量、厘米级波长的微波光子上。尽管这些量子比特可被局域地操纵，但在室温下难以进行远距离信息传输。这是由于，室温环境的热辐射中存在着丰富的低能量光子，导致携带量子信息的光子无法与热背景噪声光子区分出来。而波长在可见光和近红外范围内的光子则没有这样的问题，因为它们具有更高的能量，可在光纤中携带信息进行长距离传输，且信息损耗最低。在低能量和高能量的光子之间转换量子信息便是建立量子计算网络的关键。利用缀