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這些怪異的糾纏原子剛剛使量子計算更接近一步

2019-04-21 15:48:41來源:

科學家已經制造出最大,最復雜的量子計算機網絡,獲得20個不同的糾纏量子比特或量子比特,以便相互通信。

然后,該團隊能夠讀出所有那些所謂的量子比特中包含的信息,為計算機創建量子“短期記憶”的原型。雖然過去的努力已經在超冷激光器中纏繞了更多的粒子群,但這是研究人員第一次能夠確認它們確實存在于網絡中。

從位到量子位

傳統計算基于0和1的二進制語言 - 只有兩個字母的字母表,或者一系列翻轉到北極或南極的地球儀。現代計算機通過發送或停止通過金屬和硅電路的電流,切換磁極或使用具有雙“開或關”狀態的其他機制來使用這種語言。

然而,量子計算機使用不同的語言 - 具有無限數量的“字母”。

如果二進制語言使用地球儀的北極和南極,那么量子計算將使用其間的所有點。量子計算的目標也是使用兩極之間的所有區域。

但是這樣的語言可以寫在哪里呢?這不像你可以在五金店找到量子物質。因此,該團隊一直用激光束捕獲鈣離子。通過用能量脈沖這些離子,它們可以將電子從一層移動到另一層。

在高中物理學中,電子在兩層之間反彈,就像汽車改變車道一樣。但實際上,電子并不存在于一個地方或一個層中 - 它們同時存在于許多地方,這種現象稱為量子疊加。這種奇怪的量子行為提供了設計新計算機語言的機會 - 一種使用無限可能性的計算機語言。經典計算使用比特,這些疊加的鈣離子變成量子比特或量子比特。雖然過去的工作之前已經創建了這樣的量子比特,但制作計算機的技巧是讓這些量子比特彼此交談。

“單獨擁有所有這些離子并不是你感興趣的東西,”該論文的第一作者,維也納量子光學和量子信息研究所的高級研究員Nicolai Friis告訴Live Science。“如果他們不互相交談,那么你所能做的只是一個非常昂貴的經典計算。”

說話的位

在這種情況下讓量子位“說話”依賴于量子力學的另一個奇怪后果,稱為糾纏。糾纏是當兩個(或更多)粒子似乎以協調的,依賴的方式操作時,即使在相隔很遠的距離時也是如此。大多數專家認為,隨著量子計算從實驗室實驗到計算革命的發展,糾纏粒子將成為關鍵。

研究報告的共同作者,奧地利因斯布魯克大學的物理學教授雷納布拉特告訴Live Science,“二十年前,兩顆粒子的糾纏是一件大事。” “但是當你真正想要建造一臺量子計算機時,你不僅需要使用五個,八個,十個或十五個量子比特。最后,我們將不得不使用更多,更多的量子比特。”

該團隊設法將20個粒子整合到一個受控網絡中 - 仍然缺少真正的量子計算機,但迄今為止最大的這樣的網絡。雖然他們仍然需要確認所有20個都完全糾結在一起,但它是邁向未來超級計算機的堅實一步。迄今為止,量子比特并沒有超越傳統的計算機比特,但布拉特說,這一時刻 - 通常被稱為量子優勢 - 即將到來。

“量子計算機永遠不會取代經典計算機;它會增加它們,”布拉特說。“這些事情都可以做到。”

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