摘要：特温特大学的一项发明将光粒子（光子）的质量提高到一定程度，使得基于光构建量子计算机变得更便宜、更实用。研究人员在科学期刊《应用物理评论》上 发表了 他们的研究成果 。“这项技术是未来任何光子量子计算机的重要组成部分。”量子计算机正处于一个转折点：科技巨头和政府

特温特大学的一项发明将光粒子（光子）的质量提高到一定程度，使得基于光构建量子计算机变得更便宜、更实用。研究人员在科学期刊《应用物理评论》上 发表了 他们的研究成果 。“这项技术是未来任何光子量子计算机的重要组成部分。”

量子计算机正处于一个转折点：科技巨头和政府正在投资数十亿美元，但存在两个根本障碍：量子比特的数量和这些量子比特的质量。德克萨斯大学的研究人员发明了一种光子量子计算机组件，可以用数量换取质量，并表明这种交换可以产生更多的计算能力。首席研究员 Jelmer Renema 表示：“我们的发现让拥有强大量子计算机的未来更加近在咫尺。这意味着改进的药物、新材料和更安全的通信。但也包括我们今天还无法想象的应用。”

特温特大学的研究人员开发了一种方法，可以在早期纠正这些错误并提高光子的质量。“对于光子量子计算机来说，你需要极高质量的光子。我们的技术确保只保留最好的光子，这对于可靠的计算至关重要，”Renema 说。

由于量子计算机对错误极其敏感，以前的方法需要数百个物理光子才能形成一个可靠的量子位。特温特大学研究人员的方法可以取代部分所需的纠错，所需的光子要少得多。这最终使量子计算机更便宜、更容易获得。

以前的方法侧重于事后纠错，而 UT 的研究人员则从源头上解决了这个问题。他们设计了一种新组件，可以方便地从一堆不完美的光子中提取出单个高质量光子。为此，他们设计了一个由可编程光导和探测器组成的光学电路。通过利用光的量子特性，他们创造了一种类似“薛定谔猫”的状态，其中光子更有可能呈现“好”而不是“坏”的特性。就像薛定谔著名的思想实验一样，测量最终决定了光子是否保留了所需的特性。

新方法不是接受不完美的光子并在之后进行纠正，而是直接过滤完美的光子。虽然过滤每个完美光子需要牺牲几个不完美的光子，但这减少了所需的光子总数。这节省了大量的计算能力，并使量子计算机更便宜、更高效。通过使用带有可编程开关的光学电路，研究人员可以过滤掉坏光子，而不必确切知道导致错误的原因。 “通常情况下，你必须提前决定要过滤什么，比如只允许红光通过的彩色滤光片。现在我们可以在不知道问题所在的情况下进行过滤，”博士候选人 Frank Somhorst 说道。

研究人员表示，如果光子量子计算机大规模部署，特温特大学的这项发明将成为其中的一个基本组成部分。与传统计算机一样，量子计算机也是如此：输入错误会导致输出错误。通过在系统前端显著解决噪声问题，事后校正的需要就会减少。“任何实用的光子量子计算机都需要这种技术来执行无误差计算，”Renema 说。

特温特大学在光子学和量子技术方面拥有强大的地位。多年来，几位 UT 研究人员一直在研究干涉引导光子，这给了我们独特的优势。“由于这一领先优势，我们现在可以专注于大规模通用量子计算，在我看来，这正是为什么必须在 UT 发现这一点的原因，”Renema 总结道。

这项研究部分得益于 Vidiproject“At the Quantum Edge”和国家增长基金计划 PhotonDelta。特温特大学已为该技术申请了专利。第一作者 Frank Somhorst 是自适应量子光学研究小组 (AQO；S&T/MESA+ 学院) 的博士候选人。Somhorst

与 Kite Sauër、Stefan van den Hoven 和 Jelmer Renema 博士 (均为 AQO) 共同在科学期刊《物理评论应用》上发表了这项研究。他们的论文题为“基于多光子傅立叶干涉的降低资源成本的光子蒸馏方案”，也被该期刊选为“编辑建议”。NASA Ames 实验室同时发表了类似的研究

来源：人工智能学家