物理學家成功在一個量子芯片上同時操作多個自旋量子比特

近日，哥本哈根大學的量子物理學家為丹麥贏得了在量子技術領域的一項國際成就。通過在同一個量子芯片上同時操作多個自旋量子比特，他們攻克了通往未來超級計算機道路上的一個關鍵障礙。這項成就預示著可以將半導體材料作為固態(tài)量子計算機平臺使用。 $F'~^2  
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在邁向大型功能性量子計算機的全球馬拉松中，一個令人頭痛的工程問題是同時控制許多基本的存儲設備--量子比特。這是因為一個量子比特的控制通常會受到同時應用于另一個量子比特的控制脈沖的消極影響。 sT8kVN|Uv  
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現(xiàn)在，哥本哈根大學尼爾斯·玻爾研究所的一對年輕的量子物理學家--博士生，現(xiàn)在是博士后，29 歲的費德里科·費德勒（Federico Fedele）和 32 歲的助理教授阿納蘇阿·查特吉（Anasua Chatterjee），在副教授費迪南德·庫姆梅斯（Ferdinand Kuemmeth）的小組工作，已經(jīng)成功克服了這個障礙。 Q?'W >^*J  
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科學家們試圖建立的量子計算機的大腦將由許多量子比特的陣列組成，類似于智能手機微芯片上的比特。它們將構成機器的存儲器。著名的區(qū)別是，普通比特可以在1或0的狀態(tài)下存儲數(shù)據(jù)，而量子比特可以同時駐留在兩種狀態(tài)下--被稱為量子疊加--這使得量子計算的功能成倍增加。 ^L2Zo'y [  
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Fedele 解釋說：“從廣義上來講，它們由被困在被稱為量子點的半導體納米結構中的電子自旋組成，這樣單個自旋狀態(tài)可以被控制并相互糾纏”。 !"qEB2r  
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自旋量子比特的優(yōu)點是可以長時間保持其量子狀態(tài)。這有可能使它們比其他平臺類型的計算速度更快、更無缺陷。而且，它們是如此的微小，以至于比起其他的量子比特方法，它們可以被擠到一個芯片上。 bsS|!KT  
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量子比特越多，計算機的處理能力就越強。UCPH 團隊通過在單個芯片上以 2×2 陣列的形式制造和操作 4 個量子比特，擴展了技術水平。 P_}_D{G  
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到目前為止，量子技術的最大焦點是生產(chǎn)出越來越好的量子比特。Anasua Chatterjee 解釋說，現(xiàn)在的問題是讓它們相互溝通。 \>CBam8d  
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他表示：“現(xiàn)在我們已經(jīng)有了一些相當好的量子比特，游戲的名稱是將它們連接到可以操作眾多量子比特的電路中，同時也要足夠復雜，能夠糾正量子計算錯誤。到目前為止，自旋量子比特的研究已經(jīng)達到了電路包含2×2或3×3量子比特陣列的程度。問題是，他們的量子比特一次只能處理一個”。