w88优德体育w88优德体育硬实力中科大浙大接连出

2020-01-08 作者:w88优德体育w88优德体育 200

w88优德体育w88优德体育中國的量子計算機又迎來重要進展。在一周之內,由中國科學技術大學和浙江大學主導的兩支研究團隊分別在《物理評論快報》和Science上發表了其在量子計算上的最新研究。兩個研究的重點并不相同,但都采用了高量子比特芯片作為基礎物理研究課題的實驗平臺,顯示了中國作為量子計算第一梯隊的實力。也就是說,在其他國家的研究團隊還在糾結如何增加芯片中的量子比特數以及糾錯算法時,我國科學家已經可以用高量子比特芯片來做實際的研究了。

首先,研究人員將邊緣量子比特的光子置為激發態,它會像球一樣,結果顯示激發態會從一邊傳遞到另一邊,這和玻色-哈勃德模型的理論相符合,而實驗的結果和仿真計算結果吻合。接著,他們做了第二個實驗,將兩端對角的兩個邊緣量子比特光子置為激發態,實驗結果顯示,兩個光子的激發態相互獨立地從一端移動到了另一端。最后,他們將一端的兩個光子同時置為激發態,并探求這種情況下整個玻色-哈勃德梯子的狀態,他們發現此時激發態并沒有“傳播”下去,而是在一端形成局部化的狀態。

首先,實驗結果驗證了玻色-哈勃德模型的理論,并在一定意義上顯示了玻色子之間的強相互作用力,對于基礎粒子的研究具有重要意義;其次,我們如果將光子看成是能夠存儲信息的單元,而事實上它們也是存在于量子芯片的量子比特上的,那么這樣的實驗也可以看成是量子比特間進行通信的嘗試和探索,對于量子計算機以及量子通信有指導意義;最后實驗本身驗證了24-Qubit量子芯片的正確性,我們有理由相信今后會有更多、更復雜的實驗能夠在這樣的架構上實現。

所謂薛定諤的貓態,就是不確定狀態的疊加。正如“薛定諤的貓”這一著名思維實現闡述,我們未打開盒子之前的貓應該是“不死不活”的,是“死”和“活”狀態的疊加,但是我們無法在宏觀經典世界看見這所謂的“不死不活”的貓。然而隨著量子力學的發展,科學家已先后通過各種方案獲得了宏觀量子疊加態,即薛定諤貓態。此前,科學家最多使4個離子或5個光子達到“薛定諤貓”態。但如何使更多粒子構成的系統達到這種狀態,已成為實驗物理學的一大挑戰。

原因有很多,首先,量子計算機基于量子比特,而量子比特的工作環境要求十分嚴苛,以本文即將介紹的兩個實驗為例,兩個團隊的量子芯片分別有24個量子比特和20個量子比特,它們由超導體的電路構成。而超導體的形成條件就十分嚴苛了,一般要求超低溫,那么這樣的條件是不可能走入尋常百姓家的。其次,從量子比特到量子芯片再到量子計算機,這一條路看似簡單,其實還有很多設計和架構上的問題。不同于經典計算機,量子芯片和量子計算機的架構無法直接套用經典計算機的技術,控制算法要求十分精確。