他们使用的是一种新的物质状态。

2016年诺贝尔物理学奖授予了三名英国科学家,他们研究超导体和超流体,其中包括对一个相当奇怪的物质状态的解释。现在他们的发现有一个实际的应用 - 将电子元件缩小到一定的尺寸,这将有助于量子计算机达到可能使它们有用的规模。去年年底在与美国斯坦福大学的一次合作中,来自悉尼大学和微软的一组科学家利用物质相 - 拓扑绝缘体 - 把一个所谓循环器的电子元件缩小了1000倍。

物理学家已经构建出量子计算机所需的基本组件-量子客

当把更多的量子比特压缩到足够小的空间时,这是一个非常好的消息。如果你在2016年错过了大惊小怪的话,三位物理学家因为发现在某些条件下某些材料很容易沿其表面传导电子,但仍然是其中的绝缘体而获得了诺贝尔奖。最重要的是,他们发现物质在状态之间转变而不被破坏,称为对称性。就像水原子重新排列成冰或蒸汽时发生的情况一样。当我们将电子元件缩小到几乎原子尺度时,电子在不同尺寸上移动的方式变得越来越重要。输入量子比特 - 一块大块的电子产品,它使用未测量的物质的概率来执行经典计算机无法匹配的计算。我们可以通过各种方式制备量子比特,并且可以将越来越多量子比特串起来。但是将量子比特缩小到足够小以至于我们可以将数十万个数量推到足够小的空间中是一个挑战。

悉尼大学物理学家兼微软站Q主任David Reilly说:“即使我们今天有数百万的量子比特,我们也不清楚我们是否拥有控制它们的经典技术.”“实现规模扩大的量子计算机需要在量子经典接口上发明新的器件和技术。”循环器,它类似于电信号的环形交叉口,确保信息仅在一个方向上到目前为止,这款硬件的最小版本可以掌握在您的掌控之中。科学家现在已经证明,由特定的拓扑绝缘体制成的磁化晶圆可以完成这项工作,并且比现有元件小1000倍。

该研究的主要作者Alice Mahoney说:“这种紧凑型循环器可以在各种量子硬件平台上实现,无论使用何种特定的量子系统”。在许多方面,我们仍处于量子计算机的预真空管和磁带阶段 - 它们比实际更有希望。但是,如果我们不断看到这样的进展,不久我们就会为你带来量子计算机爆炸问题的新闻,这会让我们最好的超级计算机气喘吁吁。

该研究于2017年11月在Nature Communications上发表。

本文根据  Physicists Have Invented an Essential Component Needed For Quantum Computers https://www.sciencealert.com/physicists-invent-essential-component-quantum-computer-breakthrough-topological-insulator,翻译并整理。未经允许,谢绝转载!