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QC资讯丨迈向“买得起”的量子计算机的重要一步

摘要:研究人员开发了一种新方法,利用激光在硅晶体内部产生可以编码量子信息的微小晶格波。通过利用现有的硅硬件,这项工作可以大大降低未来用于加密和优化应用的量子计算机的成本。

QC资讯丨迈向“买得起”的量子计算机的重要一步

筑波大学的一个研究小组研究了一种利用超短激光脉冲在硅晶体内部产生相干晶格波的新方法。利用理论计算和匹兹堡大学的实验结果,他们能够证明在样本内部可以保持相干振动信号。这项研究可能会导致基于现有硅设备的量子计算机的出现,其能够快速执行即使是现有最快的超级计算机也无法完成的任务。

从家用PC到商用服务器,计算机是我们日常生活的核心部分,它们的功率继续以惊人的速度增长。然而,对于传统计算机来说,有两个大问题迫在眉睫。第一个是对我们可以在一个处理器中封装多少晶体管的基本限制。最终,如果我们要继续提高其处理能力,将需要一种全新的方法。第二,即使是功能最强大的计算机也会在某些重要问题上遇到困难,例如在互联网上保护信用卡号码安全的密码算法,或者优化投递包裹的路线。

这两个问题的解决方案可能都是量子计算机,它利用了控制非常小的长度尺度的物理规则,如原子和电子。在量子体系中,电子的行为更像波浪而不是台球,其位置是“模糊的”而不是确定的。另外,各种组件可能会缠绕在一起,这样使得如果不参考其他组件,就无法完整地描述每个组件的属性。一个有效的量子计算机必须保持这些纠缠态的相干性足够长才能进行计算。

在最近的研究中,筑波大学的一个团队和匹兹堡大学物理学和天文学的RK Mellon主席Hrvoje Petek使用非常短的激光脉冲来激发硅晶体内的电子。第一作者Yohei Watanabe博士解释说:“现有硅用于量子计算将使向量子计算机的过渡变得更加容易。”高能电子产生硅结构的相干振动,使得电子和硅原子的运动纠缠在一起。然后再用第二激光脉冲对系统进行时延变化后的状态检测。

基于他们的理论模型,科学家能够解释观察到的电荷随延迟时间的变化。“这项实验揭示了控制相干振动的潜在量子力学效应。”执行该实验的资深作者Muneaki Hase教授说,“从这个意义上说,这个项目代表朝着消费者买得起的商用量子计算机迈出了第一步。”

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IBM副总谈量子计算

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