哈佛突破性光量子晶片：用光連結量子電腦的未來

哈佛大學科學家近期開發出一款革命性的「光子路由器」，這項創新技術能將光學訊號與超導微波量子位元（qubit）相互連結，而量子位元正是多數量子電腦的核心元件。這項突破有望解決量子運算領域最棘手的難題之一：如何讓不同量子系統高效溝通。

關鍵在於利用「光」而非笨重的電線來控制和連結量子位元，這將使量子網路運作更快、擴充套件性更強且更穩定。這款僅有晶片大小的裝置，可能讓基於光纖網路的分散式量子電腦更快成為現實。

由哈佛大學約翰·保爾森工程與應用科學學院（SEAS）Marko Lončar教授領導的研究團隊，設計出新型微波-光量子轉換器。這項發表於《自然物理》期刊的研究成果，首次實現僅用光就能控制超導量子位元的技術。

論文第一作者Hana Warner表示：「光量子是建構量子網路的最佳載體，因為它們具有低損耗、高頻寬的特性，是非常理想的資訊傳遞媒介。」

超導量子位元因其可擴充套件性、與現有製程相容等優勢，被視為極具潛力的量子運算平臺。但最大瓶頸在於必須在極低溫環境下運作，需要龐大的稀釋冷卻系統。研究團隊的解決方案是：讓微波量子位元負責運算，而用光量子作為高效介面。

這款僅2毫米的光學裝置採用鈮酸鋰材料，能連結微波諧振器與兩個光諧振器，實現能量雙向交換。如此一來，不僅能取代笨重的微波控制線路，未來還可用於量子位元狀態讀取，或將脆弱的量子資訊轉換為穩定的光訊號包。

Lončar教授指出：「下一步將研究如何利用光來可靠地產生和分發微波量子位元之間的量子糾纏。」這項研究獲得美國空軍研究實驗室、國家科學基金會等多個機構支援，並與Rigetti Computing、芝加哥大學等單位合作完成。