突破性技术将光纤引入量子计算，提高效率并减少热量产生

快速阅读: 据《技术点》称，奥地利科学技术研究所的研究人员开发出一种新技术，用光纤电缆和电光转换器替代量子计算机中的电信号传输，减少了热量并降低了成本。这一突破可能使量子计算机在室温下通过光纤联网，并提高计算能力。虽然目前仍处于原型阶段，但它标志着量子系统向更实用和经济的方向迈出重要一步。

量子计算机的核心在于量子比特，这些基本单位根据量子力学原理运行，而不是当前计算机的零和一。它们能够以惊人的速度解决某些问题，但它们非常挑剔。最轻微的热量或电磁干扰都可能扰乱它们脆弱的量子状态。要让它们在这种温度下运行，需要巨大的、价值数百万美元的冷却系统，即所谓的稀释制冷机。奥地利科学技术研究所（ISTA）的研究人员取得了一项突破，这可能会显著降低这些计算机的成本——通过消除一个主要的热源。这些计算机中的电信号通过电线传输，由于电阻而产生热量。随着数百万计的信号不断干扰量子比特，这种热量会迅速积累，迫使使用更大更贵的冷却装置。研究人员用光纤电缆替换了这些电气连接，光纤电缆可以使用光而不是电来传输信号。光纤几乎不产生热量，并且具有其他优势，如更高的带宽和更少的电磁干扰。然而，有一个问题：量子比特无法直接处理光学信号。因此，ISTA团队采用了一种巧妙的电光转换器，将光学信号转换成量子比特能理解的微波，反之亦然。

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该研究的联合首席作者乔治·阿诺德（George Arnold）在《自然物理学》杂志上发表论文指出，新方法或许能使他们增加可用量子比特的数量，从而实现实际计算。他还表示，这为在室温下通过光纤链路联网多台量子计算机奠定了基础。这项技术还移除了许多限制性能的电子元件。尽管如此，这种方法仍然只是一个原型，还有很多改进的空间。但这标志着朝着无需对每个组件进行超低温冷却的量子系统迈进了一大步。这可能会使它们在大规模建设和运行时更加实用和经济。当然，真正实用的大规模量子计算机可能还需数十年，但像这样的突破让我们离目标更近了一点。

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