在量子计算领域，超导量子芯片的互联技术正迎来关键突破。深圳一支科研团队近日宣布，成功实现跨越4K温区的超导量子芯片间微波量子态传输与纠缠生成，相关成果已发表于国际权威学术期刊。这一进展为构建大规模量子计算网络提供了重要技术路径，标志着量子信息处理向实用化迈出关键一步。
微波技术作为现代通信的基石，在量子领域却面临根本性挑战。由于微波光子能量极低，5GHz频段的光子能量仅约20微电子伏特，对环境热噪声异常敏感。室温条件下，微波波段存在大量热光子，足以淹没单光子量子态。因此，超导量子电路需在接近绝对零度的极低温环境（通常低于20毫开尔文）中运行，依赖稀释制冷机维持量子态的稳定性。这种严苛条件虽能实现高精度操控，却严重限制了量子系统的扩展性与模块化发展，也阻碍了与可在更高温度下工作的量子系统（如半导体量子点或光学接口）的集成。
研究团队创新性地提出抗热噪声的微波量子网络架构。通过1米长的铌钛超导传输线连接两个超导量子比特，在传输线温度达4K的条件下仍实现量子态传输与纠缠生成。其核心机制在于利用可调耦合器将热通道与10mK冷负载强耦合，通过辐射冷却将通道热占据数降至0.06个光子，较环境热噪声降低两个数量级。在量子态传输过程中，团队动态关闭耦合器，利用通道重新热化前的时间窗口完成操作，有效规避了热噪声干扰。
实验数据显示，在4K通道温度下，量子态传输保真度达58.5%，Bell态保真度为52.3%，均突破经典极限。这些结果未经读取误差修正，若在1K通道条件下进行误差修正，纠缠保真度可提升至93.6%，达到容错互联的界面错误率阈值，并观察到Bell不等式的显著违背。其整体性能已与mK温区环境下的同类实验相当，证明了该技术在不同温度条件下的适用性。
该研究通过优化热管理策略与动态操控技术，解决了超导量子芯片互联中的关键瓶颈。其成果不仅为分布式量子计算提供了可行方案，也为量子系统与经典信息基础设施的融合奠定了技术基础。研究过程中，团队在低温工程、量子操控与噪声抑制等领域实现了多项技术集成，为量子网络的大规模部署提供了新思路。
据介绍，这项研究得到多部门联合资助，涉及低温物理、量子信息与材料科学等多学科交叉。团队表示，后续将进一步优化传输线设计与耦合器性能，探索更高温度条件下的量子态传输，推动量子计算技术向实用化与工程化发展。
