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量子微波激光美研发基于微波技术的廉价量子计算机

美国国家标准与技术研究所(NIST)最近发表了用微波技术形成量子纠缠(quantumentanglement)的研究成果;由于目前量子计算机都需要用到昂贵的激光,以上成果可望催生廉价版本的量子计算机。

NIST指出,量子纠缠是让未来的量子计算机传递资讯以及执行错误校正的主要方法,而微波技术──传递由手机收发信号的技术──则是成熟的半导体技术。该机构期望能以半导体专长,利用现有微波技术打造廉价的量子计算机。过去微波已经被披露具备单独囚禁(trapped)离子的效应,但NIST表示该机构是首个实际以微波产生量子纠缠的实验单位。

NIST的实验是将微波离子阱(microwaveiontrap)以30微米的距离间隔,来展示纠缠。虽然在装置使用前,仍需应用激光来使其冷却,但用类似激光笔(laserpointer)的零件即可。通常,量子纠缠需要用到较大型、较昂贵的激光。

“总有一天量子计算机看来会像是智能手机结合类似激光笔装置的组合,”NIST物理学家Leibfried表示,“再怎么复杂精密的机器,其演进过程可能就类似一般台式电脑。”

在NIST的实验中,是用微波来对镁离子自旋进行旋转(rotate)与纠缠,这两种运作方式在未来的量子计算机中会被简化为执行逻辑运作。那些离子则是由氮化铝衬底上的金电极所产生的电磁磁场所禁锢。

而微波则是以与类似手机的2GHz频段来施加,期间可控制约76%的离子自旋态旋转与纠缠。NIST正试图将成功率提升到99.3%以上,也就是目前激光可达到的最佳表现。

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