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  • 新策略有助于量子位继续执行任务
来源:本站原创  作者:admin  更新时间:2019-09-20  

  佛罗里达州立大学国家高磁场实验室(MagLab)的科学家们已经证明了通过减少环境干扰来改善量子计算机(称为量子比特或量子比特)的强大但不稳定的构建模块的性能。

  今天发表在“ 自然 ”杂志上,物理学家和化学家之间的这种跨学科合作可能会加速量子计算机的发展。

  量子计算机是现代应用物理学的圣杯之一。与今天依赖晶体管以二进制0或1的形式处理信息“位”的计算机相比,量子计算机有望以指数方式更快地执行某些计算任务。它们的功能可能使今天的机器相形见绌,对密码学,计算化学和其他领域产生巨大影响。

  这种惊人的壮举只有在原子和亚原子粒子的“量子”世界中才有可能,其中控制事物行为的物理规则与我们所生活的“经典”世界的物理规则完全不同。但量子现象使得量子计算机可行也是他们构建极具挑战性的原因。

  这是一个矛盾的坚果,包括物理学家Dorsa Komijani和MagLab电子磁共振设施主任斯蒂芬希尔在内的科学家团队花了数年时间进行攻击。9月多地公积金政策出现调整——使用范围拓宽 严惩违规提取,虽然他们没有彻底打开那个坚果,但他们已经取得了重要的成就。

  虽然量子比特可以采用多种不同的形式,但MagLab团队使用精心设计的含有单个磁性钬离子的氧化钨分子。与每个钬离子相关的磁电子围绕分子轴顺时针或逆时针循环。这些所谓的自旋状态类似于您可能正在阅读的计算机的“0”和“1”。但是因为我们处于量子世界,所以有一个额外的好处:量子比特可以同时处于0和1状态,这被称为量子叠加 - 对于决策厌恶者来说是一种天堂。在这种情况下,叠加涉及两种自旋状态的混合,在完全顺时针和完全逆时针状态之间具有几乎无限可能的光谱。

  磁量子位也可以使用它们的磁场在相对较大的距离上相互作用,这种现象称为纠缠。在一个有用的量子计算机中,大量纠缠的量子比特将完美地一致地执行。不幸的是,现实世界充满了磁干扰 - 物理学家称之为“噪声” - 也可能与量子位纠缠在一起,干扰了计算。当你试图在头脑中进行复杂的算术并且不得不重新开始时,就像被打断了一样。这种分解被称为“退相干”。

  在Nature论文中,【聚焦】正面激励!负面杜绝!宁波出台政商交往正负面清单MagLab团队描述了一种显着降低磁分子去相干性的新方法。

  事实证明,化学家可以组装具有特殊自旋状态的分子,手机看开奖直播185kj当置于磁场中时,它们不受磁干扰的影响,类似于降噪耳机允许您以高保真度收听喜爱的音乐的方式。这种允许量子位无干扰地相互作用的最佳点被称为原子钟转换或ACT。原子钟依靠相同的量子物理原理来保持准确。

  MagLab团队能够保持其钬量子位相干工作8.4微秒 - 足够长的时间,可以执行有用的计算任务。“我知道8.4微秒似乎没什么大不了的,”科米贾尼说。“但在分子磁体中,它是一个大问题,因为它非常非常长。但重要的不是长时间的连贯性,而是我们用来达到这个连贯时间的方法。”

  现在MagLab团队已经证明ACT可以用作使量子计算机工作的机制,化学家可以调整更多的分子,使他们能够在适当的条件下为量子比特创造一个连贯的最佳点。

  “这就是为什么这很重要,”科米贾尼说。“我们说,看,我们在分子磁铁中发现了这种能力。现在你们,化学家们,继续制造具有这种能力的东西,这样我们就可以找到原子钟转换。”

  “我们只是做了极少量的研究,”Komijani说。“但这很重要,因为它说你可以通过改变它所处的磁场并从相干性非常低的位置移动到最佳位置,在那里非常高的位置来玩你的量子位。”

  “自然”杂志上的其他撰稿人是Muhandis Shiddiq,他是德国多特蒙德技术大学的物理学博士后研究员,也是前MagLab研究生,是该研究的第一作者(与Komijani合作)。和化学家Yan Duan,Alejandro Gaita-Ario和Eugenio Coronado,他们都是西班牙瓦伦西亚的分子科学研究所。

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