利用室温非制冷有损微波波导实现高保真量子信息传输

量子微波传输是实现模块化超导量子计算机与分布式量子网络的关键。大量非相干光子在微波频段内热生成。由于非相干光子的存在，传输量子态与传输链路输入端源生成量子态的接近程度（由传输保真度衡量）发生退化。因此，长期以来人们认为若无制冷，高保真量子微波传输不可行[3,4]。在本研究中，我们提出了一种利用室温有损波导实现高保真量子微波传输的新方法。所提方案由室温有损微波波导连接两个低温节点（即发射机与接收机）构成。首先，在传输前实施低温预放大。其次，在接收端，将低温环形天线置于波导输出端口内，并耦合至位于波导外的LC谐振振荡器。环形天线将量子微波场（含信号与噪声光子）转换为耦合LC谐振振荡器两端的量子电压。接收端环形天线探测器被设计用于大幅抑制LC振荡器上感生的光子。通过提供显著的预放大增益，信号透射率保持完好。我们的计算表明，基于所提方案，在传输距离达100 m时实现了高保真量子传输（即超过95%）。