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27.11.2025 06:07
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量子互联网即将到来？
科学家们研制出一种基于铒的分子量子比特，它可以通过现有的光网络传输量子信息。由于它与硅和电信波长兼容，因此有望成为构建量子互联网的基石。
科学家们最近开发出一种基于稀有元素铒的新型分子量子比特，它可以帮助通过现有的光学基础设施连接量子计算机，为未来的量子互联网奠定基础。
铒具有特殊的光学和磁学特性，使其能够在电信波长（与全球光网络所使用的波长相同）上传输量子信息。这使得将量子比特集成到硅芯片中变得更加容易，从而为制造更小巧、更紧凑的量子器件铺平了道路。
该团队于 10 月 2 日在《科学》杂志上发表了他们的研究成果，称这项技术是“可扩展量子技术的一个很有前途的构建模块”，从超安全的通信链路到远程量子网络。
与通常由超导电路、囚禁离子或光子构成的传统量子比特不同，分子量子比特利用单个分子，其电子自旋决定量子态。铒量子比特的特殊之处在于它既是自旋量子比特又是光子量子比特，它既能以磁性方式存储信息，又能以光学方式读取信息。
在实验中，研究人员成功地将铒原子的自旋置于可控的叠加态，然后利用光学光谱法读取了量子态。“这些分子可以作为磁性和光学之间的纳米级桥梁，”共同作者莉亚·韦斯说道。
在电信波长下工作具有两大优势：信号可以远距离传输且损耗极小，光可以轻松穿过硅而不会被吸收。这使得铒量子比特成为片上硬件的理想选择。
每个量子比特都由单个分子构成，其大小约为人类头发丝的十万分之一，并且可以通过合成化学方法对其结构进行定制。这种灵活性使其能够集成到固态器件甚至生物环境中。
研究负责人大卫·奥沙洛姆强调，下一个挑战是集成：“我们正在努力将这些量子比特嵌入到芯片设备中，这可能会为控制和连接分子开辟新的可能性。”
