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科學家研制出第一款基本固態量子處理器

放大字體  縮小字體 發布日期:2014-10-20     來源:[標簽:出處]     作者:[標簽:作者]     瀏覽次數:197
核心提示:

  耶魯大學領導的研究團隊最近創造出第一款基本固態量子處理器,朝著建造量子計算機的終極夢想又前進一步。他們也首度使用雙量子位(two-qubit)超導芯片成功執行了基本演算(例如簡單的搜尋),雖然先前已經有人以用單原子核、原子及光子做過類似的演算,但這是固態組件第一次處理量子信息。

  耶魯大學物理系的Robert Schoelkopf等人制造出二個做為量子位(qubit)的人造原子,雖然每個量子位是由10億個鋁原子所構成,其行為卻像只有兩種能態的單原子。這些能態相當于傳統計算機使用的“1”與“0”,或“開”與“關”狀態,然而拜量子力學特殊的法則之賜,科學家能使量子位同時處于多重狀態的“迭加(superposition)”,因此可以儲存更多信息,也處理能力也更高。

  為了說明,Schoelkopf以找出正確的電話號碼為例,一般處理器只能一個一個試,但量子力學的機制允許同時測試所有的號碼,但只有正確的那個才能撥通,因此能加速過程。

  這類運算說來簡單,但是到目前為止科學家們都無法采用固態的量子位,部份原因是量子位無法維持夠久。十年前第一個量子位只能在特定量子態維持約一納秒,Schoelkopf等人的量子位現在能維持一微秒,已經足以執行簡單的演算。

  為了執行運算,量子位之間必須透過“量子總線(quantum bus)”彼此溝通,此處的量子總線即在連接量子位的導線中傳遞信息的光子。研究人員表示,雙量子位處理器成功的關鍵在于讓量子位在"開啟"或"關閉"之間突然切換,使它們只能在接到命令時迅速交換信息。

  該團隊接下來將研究如何使量子位在其量子態上維持更久,以進行更復雜的演算。他們也希望將更多量子位連接到量子總線上。Schoelkopf表示,每添加一個量子位,處理能力會以指數方式增加,因此極有潛力做更先進的量子運算。他認為要建造一臺實用的量子計算機來解決復雜問題,路途雖然遙遠,不過這已經跨出了一大步。詳見6月28日的Nature的AOP。
 

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