在过去的几年中，包括Google，Microsoft和IBM在内的数家技术公司已经在基于微波超导电路平台的量子计算系统上进行了大量投资，以将其从小型的面向研究的系统扩展到商业化的计算平台。但是，要发挥量子计算机的潜力，就需要大大增加量子位的数量，而量子位是可以存储和操作量子信息的量子计算机的基础。

但是量子信号可能会被电子运动产生的热噪声污染。为避免这种情况，超导量子系统必须在低于20毫开尔文的超低温下运行，这可以通过低温氦稀释冰箱实现。

来自此类系统的输出微波信号在低温下被低噪声高电子迁移率晶体管（HEMT）放大。然后，信号通过微波同轴电缆传送到冰箱外部，这是控制和读取超导设备的最简单解决方案，但它们是绝热的隔离器，并且占用大量空间；当我们需要扩展成千上万个量子位时，这将成为一个问题。

EPFL基础科学学院的Tobias J. Kippenberg教授小组的研究人员现在已经开发出一种新颖的方法，该方法使用光来读取超导电路，从而克服了量子系统的定标挑战。这项工作发表在《自然电子》上。

科学家分别用铌酸锂电光相位调制器和光纤代替了HEMT放大器和同轴电缆。来自超导电路的微波信号调制激光载体，并在低温下对输出光的信息进行编码。光纤的隔热效果比同轴电缆好约100倍，而紧凑度则高100倍。这使大规模量子系统的工程设计成为可能，而无需巨大的低温冷却能力。另外，将微波信号直接转换为光域有助于量子系统之间的远距离传输和联网。

“我们演示了使用新颖的光学读出协议在低温下光学测量超导设备的原理验证实验，” Amir Youssefi博士说。该项目上工作的学生。“它为扩展未来的量子系统开辟了一条新途径。” 为了验证这种方法，该团队在超导机电电路上执行了常规的相干和非相干光谱测量，结果表明光学测量与传统HEMT测量之间具有完美的一致性。

尽管该项目使用了商用电光相位调制器，但研究人员目前仍在开发基于集成铌酸锂技术的先进电光设备，以显着提高其方法的转换效率并降低噪声。