RIKEN的一组理论物理学家提出了一种新的方法，以实现声子的单向量子同步，声子是与声音相关的粒子。这种方法的突出之处在于，即使面对制造缺陷和环境噪声等现实世界的挑战，它依然保持高度有效。许多现代技术依赖于行为类似单向街道的组件。这些设备允许粒子或信号在一个方向上自由移动，同时大大限制在相反方向上的移动。被称为非互易组件，它们广泛应用于微波和光学系统，以引导信号并减少不必要的反射。“非互易组件使信号能够沿着期望的路径移动，而在相反方向上则受到强烈衰减，”RIKEN量子计算中心（RQC）的Franco Nori指出。 “这种能力在信号处理到隐形披风等领域都有应用。”单向量子同步研究人员长期以来一直试图创造一种相关的现象，称为非互易量子同步。在这个过程中，当信息单向流动时，两个量子系统变得同步，但是反向不会发生同步。尽管受到极大的关注，但开发出一种实用的方法来实现这一效应一直很困难。早期的提议通常受限于一系列限制，导致实际实现困难。“实用量子技术面临着随机制造缺陷和环境噪声等关键挑战，”RQC的Adam Miranowicz指出。 “这些因素对传统方法中的量子资源产生了深远的抑制——甚至完全摧毁。”新方法克服了噪声和缺陷在一项新的理论研究中，Nori、Miranowicz和Deng-Gao Lai开发了一种技术，能够避免许多妨碍先前方法的障碍，实现声子的非互易量子同步。“这个发展为产生未来具有实用性的脆弱到强大的非互易量子资源建立了新的基础，”Nori表示。他们的策略将两种不同的量子效应结合在一个框架中。采用这种方法，当从一个方向施加光或磁场时，声子会同步，但当相同的影响来自相反方向时则不会发生同步。量子技术的意外鲁棒性研究人员尤其对该系统的韧性感到惊讶。“我们很高兴发现，在存在大量缺陷和噪声的情况下，量子同步依然持续，”Lai说。“以前，认为在没有复杂保护机制的情况下这是不可能的。”该团队认为，研究结果可能有助于推动实用量子技术的发展，并计划继续探索该概念。“通过实现强大的非互易量子同步，我们的研究为实现更可靠的量子处理器和受保护的量子资源铺平了道路，”Lai评论道。“我们现在计划探索量子网络和抗误差的量子信息处理应用。