跨越量子频率鸿沟

许多量子技术需要在不同组件之间传输微波信号。然而，特定组件通常仅能在特定有限频率范围内发送和接收信号。尽管可通过添加将微波信号从一个频率转换为另一个频率的设备来解决此问题，但此类设备在转换带宽或效率方面往往受限。如今，耶鲁大学的吴宇峰及其同事展示了一种在宽频率范围内具备高转换效率的设备。

该设备由在硅衬底上的超导材料氮化铌薄膜上形成图案的微观电路构成。该电路具有一系列精确设计的发夹状回路。在这些回路中，给定频率的微波信号与强微波脉冲混合，产生不同频率的信号。通过向电路施加磁场并调整磁场强度，可对这种频率偏移进行调谐。

吴宇峰及其同事报告称，他们的设备能在4.85至8.5 GHz的频率范围内运行，转换效率在80% 至100% 之间。关键的是，转换过程给微波信号增加的噪声极少，并保留了信号脆弱的量子特性。研究人员表示，该设备的通用性有助于科学家提高众多在微波频率下运行的量子网络和量子信息处理器的效率与集成度。