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科学家研制出第一款基本固态量子处理器

展会前线中国仪表网2009年07月28日 09:56人气:512

 耶鲁大学领导的研究团队最近创造出第一款基本固态量子处理器,朝着建造量子计算机的终极梦想又前进一步。他们也首度使用双量子位(two-qubit)超导芯片成功执行了基本演算(例如简单的搜寻),虽然先前已经有人以用单原子核、原子及光子做过类似的演算,但这是固态组件第一次处理量子信息。

  耶鲁大学物理系的Robert Schoelkopf等人制造出二个做为量子位(qubit)的人造原子,虽然每个量子位是由10亿个铝原子所构成,其行为却像只有两种能态的单原子。这些能态相当于传统计算机使用的“1”与“0”,或“开”与“关”状态,然而拜量子力学特殊的法则之赐,科学家能使量子位同时处于多重状态的“迭加(superposition)”,因此可以储存更多信息,也处理能力也更高。

  为了说明,Schoelkopf以找出正确的电话号码为例,一般处理器只能一个一个试,但量子力学的机制允许同时测试所有的号码,但只有正确的那个才能拨通,因此能加速过程。

  这类运算说来简单,但是到目前为止科学家们都无法采用固态的量子位,部份原因是量子位无法维持够久。十年前第一个量子位只能在特定量子态维持约一纳秒,Schoelkopf等人的量子位现在能维持一微秒,已经足以执行简单的演算。

  为了执行运算,量子位之间必须透过“量子总线(quantum bus)”彼此沟通,此处的量子总线即在连接量子位的导线中传递信息的光子。研究人员表示,双量子位处理器成功的关键在于让量子位在"开启"或"关闭"之间突然切换,使它们只能在接到命令时迅速交换信息。

  该团队接下来将研究如何使量子位在其量子态上维持更久,以进行更复杂的演算。他们也希望将更多量子位连接到量子总线上。Schoelkopf表示,每添加一个量子位,处理能力会以指数方式增加,因此极有潜力做更先进的量子运算。他认为要建造一台实用的量子计算机来解决复杂问题,路途虽然遥远,不过这已经跨出了一大步。详见6月28日的Nature的AOP。
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