5米！最长的微波量子链接 为量子计算机提供

在ETH量子实验室深处，Andreas Wallraff和他的团队构筑了一条前所未见的微波量子链。这条链不仅是迄今为止最长的微波量子链，更代表了量子科技的一大飞跃。长达五米，它像一条蛇蜿蜒游走，连接着两个重要的量子芯片，宣告着一种全新的量子时代的来临。它不仅预示着未来量子计算机网络的无限可能，更为基础量子物理研究打开了新世界的大门。

这个看似简单的实验背后，其实是一项跨学科的大工程。在量子世界里，合作是关键词。为了构建强大的量子计算机集群或局域网（LAN），需要将多个量子芯片连接起来。这些芯片处理的是包含逻辑值“0”和“1”的量子力学叠加态，因此它们之间的连接必须是真正的“量子链接”。而这正是Wallraff团队所实现的突破。

这个量子链的诞生过程充满了挑战。研究者们需要解决超导量子芯片之间的通信问题。他们通过微波光子作为信息载体，实现了两个芯片间的通信。微波光子由超导振荡器发射，并由另一个振荡器接收，在此过程中通过强烈冷却的波导进行传输。这个波导是一个几厘米宽的金属腔，需要保持接近绝对零度的温度，以确保光子的量子态不受干扰。

每一块量子芯片都被放置在一种称为低温恒温器的特殊环境中，温度仅比绝对零度高几度。这些恒温器使用压缩和液态氦进行冷却，为芯片创造了理想的运行环境。为了建立量子链，研究者们开发了一种特殊的外壳，用于保护五米的波导。这个外壳由多层铜板组成，每一层都起到隔热的作用，确保微波信号能够无干扰地传输。

这不是一个简单的“桌面”实验。Wallraff强调说，“我们需要构建一个微型CERN来进行这项研究。除了三位博士生外，还有工程师和技术人员的团队共同努力，才能成功构建这个雄心勃勃的装置。”他们的努力不仅证明了量子链接的可行性，更证明了它可以在两个量子芯片之间可靠地传输量子信息。为了证明这一点，他们创建了一种纠缠态，这种状态下，一个量子位元的测量可以瞬间影响另一个量子位元的测量结果。这种纠缠态不仅在基础量子研究中有着重要的应用价值，也为未来的量子通信网络提供了可能。

现在，Wallraff和他的团队已经不仅仅满足于五米的量子链接。他们已经开始研究更长的链接，并已经成功给10米长的链接提供了足够的冷却。现在他们正在着手研究一个长达30米的量子链路。随着技术的进步和研究的深入，未来的量子计算机可能会更加依赖这些链接来实现高效的集群运算和通信。而这个梦想始于ETH的实验室里，一个雄心勃勃的团队对未知世界的和研究。