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據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)6月28日報道，美國耶魯大學(xué)的研究人員研制出世界上首個固態(tài)量子處理器，采用雙量子比特超導(dǎo)芯片成功進(jìn)行了如簡單搜索這樣的基礎(chǔ)運(yùn)算，向最終實(shí)現(xiàn)研制量子計算機(jī)的夢想又邁出了重要一步。該項(xiàng)研究成果發(fā)表在6月28日的《自然》雜志網(wǎng)絡(luò)版上。 耶魯大學(xué)應(yīng)用物理學(xué)教授羅伯特·舒爾科普夫領(lǐng)導(dǎo)的研究小組與一批理論物理學(xué)家合作，制成了兩個量子比特（人造原子），其中每個量子比特都由10億個鋁原子組成，可以像單原子一樣具有兩種不同的能量狀態(tài)，類似傳統(tǒng)計算機(jī)中的“1”和“0”或者說是“開”和“關(guān)”。利用量子力學(xué)中的反直觀效應(yīng)，研究人員能夠有效地在同一時刻使量子比特處于疊加態(tài)，以獲得更強(qiáng)大的信息存儲和處理能力。為了使量子比特能夠突然“開”、“關(guān)”，以便僅在需要時進(jìn)行快速的信息交換，研究人員采用了耶魯大學(xué)早先開發(fā)的“量子巴士 ”——通過有線連接量子比特來傳遞信息的光子，作為彼此進(jìn)行信息交換的工具。這也是雙量子比特處理器的關(guān)鍵所在。 該類型計算看似簡單，但過去卻由于無法得到足夠時長的量子比特而難以完成。10年前第一個量子比特能維持特定量子態(tài)的時長約為1毫微秒（十億分之一秒），而現(xiàn)在耶魯大學(xué)的研究小組則能夠維持1微秒（百萬分之一秒），是原來的1000倍。這個時長足夠運(yùn)行簡單算法。 舒爾科普夫指出，目前，這樣的處理器僅能執(zhí)行一些簡單的量子計算任務(wù)，這些任務(wù)以前依靠單原子核、原子和光子也可完成，但這是第一次使用一個全電子設(shè)備來完成，無論是從外觀還是感覺上看，它都更像是一個普通的微處理器。雖然距制造出一臺實(shí)用量子計算機(jī)還有一段距離，但這確實(shí)是一個巨大的進(jìn)步。 研究小組接下來的任務(wù)是增加量子比特維持量子態(tài)的時長，這樣就可以運(yùn)行更復(fù)雜的算法。同時他們還要設(shè)法使“量子巴士”能夠連接更多的量子比特。每增加一個量子比特，處理能力就會呈指數(shù)增長，更先進(jìn)的量子計算機(jī)無疑擁有著巨大的潛力。 |
