量子比特是量子计算机的基本组成部分，但量子比特是非常脆弱的，我们很难在不擦除信息的情况下对它进行观察。现在，科罗拉多大学博尔德分校和美国国家标准与技术研究院(NIST)的新研究可能会在激光读取量子比特方面取得一个飞跃。

在这项研究中，一组物理学家已经证明，他们可以使用激光从一种被称为超导量子比特的量子比特中读取信号，同时也不会对该量子比特造成破坏。这项由JILA领导的研究已于6月15日发表在《Nature》杂志上，，JILA是科罗拉多大学博尔德分校和NIST的联合研究机构。

研究人员表示，该小组的研究成果可能是朝着建立量子互联网迈出的重要一步。这样的网络将连接数十甚至数百个量子芯片，让工程师能够解决当今最快的超级计算机也无法解决的问题。从理论上讲，他们还可以使用一组类似的工具来实现远距离发送牢不可破的密码。

但即使是最微小的干扰也会破坏量子比特的叠加状态。在这项新研究中，该研究团队表明他们可以绕过这种脆弱性。他们利用一块极薄的硅氮材料将来自超导量子比特的信号转换为可见光，而这种光可以转成数字信号通过光缆从一个城市传送到另一个城市。

该研究的合著者、JILA研究员和科罗拉多大学博尔德分校物理学副教授Cindy Regal说：“研究人员已经进行了从量子比特中提取光学光子的实验，但在这个过程中不破坏量子比特是一个挑战。”

在某种程度上，这是因为将微波光子转化为光学光子所需的主要工具之一是激光，而激光是超导量子比特的克星。即使来自激光束的一个杂散光子击中量子比特，它携带的信息也会被完全擦除。为了绕过这一障碍，该研究团队找到了一个“中间人”——这是一种被称为电光换能器的薄材料。

该团队首先用激光击打这种材料晶片，该晶片尺寸很小，如果没有显微镜肉眼是无法看到它的。当来自量子比特的微波光子撞击这种装置时，它会摆动并吐出更多光子。但它发出的这些光子现在是以完全不同的频率振荡。即微波光进来以后会变成可见光发射出去。

在最新的研究中，研究人员使用真正的超导量子比特测试了他们的这种装置。他们发现，这种薄材料可以实现这种切换，同时还可以有效地使量子比特和激光这对死敌彼此隔离。换句话说，激光中的任何光子都没有泄漏出来破坏超导体。

该团队还没有达到可以通过这种装置传输实际量子信息的地步。除其他问题外，主要还是该设备的效率不是特别高，平均而言它产生一个可见光光子需要大约500个微波光子。

研究人员目前正在努力提高这一比率。一旦他们获得更大的突破，量子领域可能会出现新的可能性。例如，从理论上讲，科学家们可以使用一组类似的工具通过光缆发送量子信号，当有人试图监听时，这些信号会自动删除它们所携带的信息。（编译:Qtech）