作者:赵晋 来源:中国科学报 发布时间:2017/3/16 8:50:21
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实用量子计算机抗干扰技术获突破

 

量子计算工作机器。图片来源:美国《技术评论》

荷兰QuTech研究所的一个实验室正进行着世界上最先进的量子计算工作,但它看起来更像一个HVAC测试设施。嗡嗡的谐振波如同被一群电动跆拳道占据,它被绝缘管、电线和从蓝色圆柱体伸出来的控制硬件四处缠绕,圆柱体拥有三四条腿。

蓝色圆柱体实际上是增压冰箱。在蓝色圆柱体内部发生了奇妙的量子力学反应,其中纳米线、半导体和超导体在仅高于绝对零摄氏度的温度中与一根头发相遇。在物理学的极限条件下,固体材料在这里产生所谓的准粒子,准粒子的不规律运动轨迹潜在地存在着作为量子计算机关键组件的可能性。这个实验室已经朝着这些计算机最终要实现的目标前进了一大步。几年后,他们可能重新改写加密原理、材料科学、制药研究和人工智能。

多年来,量子位和量子计算机主要存在于纸上,或者在脆弱的实验中确定它们的可行性。但是今年,一些先前的理论设计正在付诸实施。来自谷歌、IBM、英特尔和微软等公司的资金投入增加,用于包括制造实际工作机器所需的各种研发技术:微电子、复杂电路和控制软件。

代尔夫特项目由微软最近聘请的教授里奥里·考恩霍白领导,旨在克服建立量子计算机面临的最顽固的障碍之一:作为量子信息基本单位的量子位极易受噪声影响,因而造成误差。为了使量子位有用,他们必须实现量子的叠加(一种类似于同时处于两种物理状态的性质)和缠结(一种量子对相互连接使得其中一个量子位发生变化时能够即时影响另一个量子位的现象,甚至当它们发生物理分离的时候)。这些微妙的条件很容易被最轻微的变动所干扰,如振动或波动的电场。在构建量子计算机的过程中,研究人员长期以来一直受此困惑。但是现在,考恩霍白和他的同事们相信他们创造的量子位最终可以被有效保护——像绳子打的结一样稳定。考恩霍白说,“尽管是稍微变形的绳子,但不管怎样,结仍然存在,不改变信息”。

这种稳定性将允许研究人员通过大幅减少纠错所需的计算力来增强量子计算机本身。(赵晋编译)

《中国科学报》 (2017-03-16 第5版 技术经济周刊)
 
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