荷兰物理学家研发超导光检测器 可精确识别多个光子

荷兰物理学家据报研发出一款超导光检测器，能够同时分辨一个、两个甚至三个或更多光子，从而提高量子计算机的准确性。这款检测器由荷兰莱顿大学的博士后研究员 Erik Baalbergen 建造，不仅能够识别光的存在，还能计算撞击其表面的光子数量。Baalbergen 表示，这一发现可能改善量子计算的准确性并支持未来光学量子计算机的发展。这项研究是他博士项目的一部分，他于 11 月 3 日成功进行了答辩。

“我一直对光的实验最感兴趣，”Baalbergen 说。“这个项目将光学、电子学和固态物理学结合在一起，正是这一交集让我感到无比兴奋。”

超导纳米线检测器的技术原理

光子计数方面的研究表明，光学量子计算机依赖光子作为量子比特来处理信息和进行计算。然而，大多数检测器能够探测到光，但在计算单个光子的数量时却存在困难。为了解决这一限制，Baalbergen 和他的团队研究了超导纳米线检测器。这些设备包含超薄的导线，在极低的温度下无电阻。因此，一旦光子撞击其中一根导线，就会改变导线的电气状态并产生可测量的信号。研究人员还改善了检测器与其读取电子设备之间的连接，减少信号损失并更容易从测量中提取信息。

在莱顿物理学院的激光实验室中，Ilse Kuijf 和 Erik Baalbergen 共同参与了这一项目。Baalbergen 解释道：“我们开发出一种技术，能够区分一个、两个和三个（或更多）光子（光的单个粒子）。”根据这位物理学家的说法，新方法还显示出每个光子计数的准确性。“这看似小小的进步，实际上却是相当重要的根本性进展，”他指出。“诚然，我们的检测器仍需进一步开发，但依据我们现在所走的路径，我们将能够实现。”

光学量子计算机的潜在应用

该项目还涉及理论物理的博士生 Ilse Kuijf 和硕士生 Lars Seldenthuis。科学家们不仅分析了信号的幅度，还研究了每个信号随时间的变化。这使得精确计数光子变得更容易，而无需复杂的电子设备。年轻的科学家们相信，这项技术能够支持更强大的光学量子计算机，处理传统计算机仍然难以解决的计算问题。其他潜在应用包括研究化学反应以及开发新分子和材料。

Baalbergen 提到，光学量子计算机具有优势，因为其大多数组件在室温下运行。“因此，我们不需要大型冷却系统将温度降低到接近绝对零度，”他表示。“这样可以节省大量金钱和时间。”尽管如此，超导纳米线检测器仍然需要极低的温度。Baalbergen 还与荷兰公司 QuiX Quantum 合作，该公司在 2026 年夏季推出了其首个工作光学量子计算机原型。他预计，类似的光子计数检测器将用于该公司的未来系统中。

“有了这款检测器，量子计算机将能够以更高的准确度进行计算，”Baalbergen 在新闻发布中总结道。

新技术对量子计算的影响

这款超导光检测器的研发，标志着量子计算领域的一个重要进展。随着量子计算机越来越受到重视，能够精确识别多个光子将大幅提升其运算能力和准确性。光学量子计算机的优势在于其组件能在室温下运行，这不仅降低了运行成本，还使其在技术实现上更具可行性。此外，这项技术的应用范围广泛，从基础科学研究到实际应用都有潜力，预示着未来在计算能力上的重大突破。