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新设备使我们走向量子计算

2019-05-14 11:27:21   来源:

如果生物化学家可以使用量子计算机,那么他们可以完美地模拟新分子的特性,从而开发出能够满足当今最快的计算机数十年的药物。新设备使我们更接近提供这样的计算机。该装置成功地捕获,检测和操纵超流氦表面上方的电子集合。该系统将纳米流体通道与超导电路集成在一起。

因为它们很小,电子通常与电信号弱相互作用。然而,新设备为电子提供了更多的交互时间,正是这种设置使得构建量子比特成为可能,量子计算相当于一点。量子计算机可以提供必要的计算能力,以模拟物理学,生物学,天气系统和许多其他方面的极大和复杂情况。

虽然真空中的孤立电子几乎可以完美地存储量子信息,但在实际材料中,周围原子的运动会扰乱它们,最终导致信息丢失。这项工作是通过利用电子和超流氦之间存在的独特关系来实现孤立的,被困的单电子的一步。电子将悬浮在氦表面上方,距离大约10纳米,对下面的原子波动不敏感。虽然已知这种效果,但在这项工作之前尚未证明将它们保持在超导装置结构中。这项新技术的核心是基于电路量子电动力学(cQED)架构的谐振器,该架构提供了捕获氦上方电子并检测电子自旋的路径。因为它们非常小,所以电子通常仅与电信号非常弱地相互作用。然而,在谐振器中,信号来回反弹超过10,000次,使电子有更多的时间进行相互作用。正是这种设置使得构建量子比特成为可能,同时也保持了量子相干性。芝加哥大学的研究人员测量了从谐振器中出现的微波光子,因为电子从陷阱中缓慢泄漏,目标是测量单个电子。该专用设备是与纳米材料中心的纳米加工科学家合作设计和建造的。最初的实验涉及大约100,000个电子 - 太多不能控制量子力学 - 但目前的实验正在减少数量。