捕获单个光子利用量子的噪声问题

　　这幅图描绘了一种新开发的组件，称为约瑟夫森结，它可以探测单个光子。该研究由雷神情报与空间公司（RaytheonIntelligenceSpace）领导，在传感器、通信和量子计算机方面具有潜在应用。资料来源：雷神BBN技术公司
　　雷声BBN科技公司（RaytheonBBNTechnologies）的科学家开发了一种探测单个光子（或光粒子）的新方法，这一开发在传感器、通信和功能指数级更强的量子计算机处理器方面具有重大应用。
　　该研究小组在《科学》（Science）杂志上发表了他们的研究成果，该研究集中于使用一种名为约瑟夫森连接（Josephsonjunction）的组件。这一发现建立在同一团队之前对微波辐射探测器的研究基础上，该探测器的灵敏度是现有系统的10万倍。
　　量子计算中的约瑟夫森结类似于现代电子中的晶体管，所以它们非常重要，雷声BBN技术公司（RaytheonBBNTechnologies）量子信息处理科学家、哈佛大学（HarvardUniversity）研究助理方建忠（KinChungFong，音）说。我们的新设备使量子计算的基本单元能够通过一个光子进行通信。它将提高通信速度，使量子网络和传感成为可能。
　　世界各地的研究人员和实验室已经开始建造更大的量子计算机，以寻求实现更快的处理速度。
　　雷神BBN技术公司总裁BradTousley表示：理论上，量子计算机可以替代传统计算机处理能力不足的地方。量子计算机特别擅长解决关键的优化问题。一个例子是计算机辅助设计一个大型系统，比如飞机。量子计算允许对机翼形状这样的东西进行比以往任何时候都更多的有限分析。基本的日常处理优化是我们想用量子计算解决的第一个问题。
　　技术上的限制是背景噪声会导致量子位丢失内存，从而在处理过程中产生错误。当其他研究人员认为噪音是一个问题时，方和他的团队却看到了机会。
　　他们的方法有点像高速公路，超导电荷扮演着汽车的角色。原则上，它们可以快速移动而不相互碰撞。背景噪音就像中间车道上的一辆抛锚的汽车它扰乱了车流。
　　中断可能会破坏量子计算应用程序中的数据，Fong说。然而，我们可以利用同样的现象来检测单个光子，让交通继续加速前进。
　　该发现是雷神BBN技术公司研究工作的一部分，该公司是雷神情报与空间公司的子公司。雷声BBN公司70多年来一直提供先进的技术研发，经常作为军队和大学研究人员之间的关键联系。例如，它是由美国国防高级研究计划局（DARPA）资助的因特网的前身阿帕网（ARPANET）的第一批节点之一。雷神BBN的科学家在广泛的投资组合中工作，而量子工程和计算继续显示出下一代能力的前景。
　　这一发现将打开量子处理器前所未有的连接，Tousley说。下一步是表征性能，并扩展到多个并行设备或链接多个设备。
　　雷神BBN团队相信，他们拥有系统工程专业知识，将这种基础研究带到更实际的应用中。
　　Fong说：我们已经用第一个约瑟夫森结合点填补了技术空白，它可以探测到单个光子。这是一项实现网络、通信和计算的技术。我们只是触及了表面。