成人免费xxxxx在线视频软件_久久精品久久久_亚洲国产精品久久久_天天色天天色_亚洲人成一区_欧美一级欧美三级在线观看

Nature新突破:將單個電子囚禁在氖冰表面構(gòu)建新型量子比特,這些科學(xué)家向傳統(tǒng)量子比特發(fā)起挑戰(zhàn)

新聞
在一項新研究中,為了創(chuàng)造一個不受環(huán)境干擾的固態(tài)量子比特,美國能源部阿貢國家實驗室研究員金達飛帶領(lǐng)的團隊及合作者以氖為載體進行了實驗,即在真空中將單個電子捕獲到氖冰表面來構(gòu)造量子比特。

通過將氖凍結(jié)成固體,并將加熱的燈絲產(chǎn)生的電子噴射到氖冰的表面,研究者捕獲了單個電子以創(chuàng)建更加穩(wěn)定、不受干擾的量子比特,可以媲美科學(xué)家們研究了 20 年的基于電荷的量子比特。該研究登上了新一期《自然》雜志。

現(xiàn)在,你一定是在一臺基本信息單位是經(jīng)典比特(0 或 1)的數(shù)字設(shè)備上閱讀這篇文章。而全世界的科學(xué)家都在開發(fā)一種基于量子比特的新型計算機,在這種設(shè)備上,量子比特可以同時為 0 和 1。依靠量子比特,量子計算機理論上可以解決經(jīng)典計算機無法解決的一些問題。

量子比特依賴于量子力學(xué)的一種奇異性質(zhì),即電子、原子和宇宙的其他組成部分可以以疊加的狀態(tài)存在,在這種狀態(tài)下,它們同時向兩個相反的方向旋轉(zhuǎn),或者同時存在于兩個或更多的地方。通過將許多量子比特疊加,量子計算機理論上可以同時執(zhí)行數(shù)量驚人的計算。

近年來,亞馬遜、谷歌、IBM 等公司都在競相利用各種量子比特平臺創(chuàng)造實用的量子計算機,如超導(dǎo)線圈、離子阱和硅中自旋。然而,所有的量子比特在遭遇外界干擾時都異常脆弱。這阻礙了量子計算機走向現(xiàn)實世界。

在一項新研究中,為了創(chuàng)造一個不受環(huán)境干擾的固態(tài)量子比特,美國能源部阿貢國家實驗室研究員金達飛帶領(lǐng)的團隊及合作者以氖為載體進行了實驗,即在真空中將單個電子捕獲到氖冰表面來構(gòu)造量子比特。他們首先將氖凍結(jié)成固體,然后將加熱的燈絲產(chǎn)生的電子向氖冰表面噴射,這樣一來,氖冰表面可以捕獲一個電子并保持幾乎任意長時間,形成新型量子比特。與傳統(tǒng)量子比特相比,這種量子比特受到的干擾很少,因此要更加穩(wěn)定,有望被用作量子計算機的理想構(gòu)建塊。

這項研究發(fā)表在最新一期《自然》雜志上:

Nature 論文鏈接:https://www.nature.com/articles/s41586-022-04539-xarXiv 論文鏈接:https://arxiv.org/pdf/2106.10326.pdf

氖是一種像氦一樣的惰性氣體,幾乎從不與其他元素發(fā)生反應(yīng),這使其成為量子比特的理想宿主。當(dāng)溫度低于大約零下 248.6 攝氏度,壓力超過 0.42 個大氣壓時,氖會凍結(jié)成固體。由惰性氣體凍結(jié)成的固體是自然界中惰性最高、最純凈的固體,可以保護量子比特不受環(huán)境干擾。

雖然量子比特類型有很多選擇,但在這篇 Nature 論文中,研究人員選擇了最簡單的量子比特之一——單電子。他們在絕對零度以上百分之一度的溫度下將氖冷凍在一塊微芯片上,然后用加熱的燈絲向它噴射電子。

「當(dāng)你讓單個電子接近氖冰表面時,氖原子中的電子會略微重排,并被這個電子排斥,因為相似的電荷會互相排斥。但由于氖是中性的,這種輕微的電子排斥會導(dǎo)致一個輕微的正電荷的出現(xiàn),它將單個電子吸附到氖冰表面,」該研究的作者之一、圣路易斯華盛頓大學(xué)的量子物理學(xué)家 Kater Murch 說道。

然而,這個電子不能穿過氖冰的表面,因為氖的所有電子能級都被填滿了,「所以在實際接觸表面的過程中,它是被排斥的」,這個電子會停留在氖冰的頂部。

微芯片的電極可以將困于氖冰的電子保持在原位長達兩個多月。芯片上的超導(dǎo)微波諧振器很像一個微觀版本的微波爐,通過發(fā)射微波來幫助控制和讀取量子比特。「它集中了量子比特和微波信號之間的相互作用,使得我們能夠測量量子比特的工作情況,」論文作者解釋說。

科學(xué)家認為,有用的量子比特需要呈現(xiàn)三個關(guān)鍵品質(zhì):

  • 長時間保持同時處于 0 或 1 的狀態(tài)(相干時間),即在很長一段時間內(nèi)保持疊加狀態(tài)——理想情況下超過一秒;
  • 可以快速從一種狀態(tài)切換到另一種狀態(tài),以快速執(zhí)行運算,理想情況下約為十億分之一秒;
  • 可以通過被稱為「糾纏」的量子力學(xué)現(xiàn)象擴大規(guī)模,從而與許多其他量子比特連接起來并行工作。

新研究的實驗表明,在優(yōu)化過程中,新的量子比特已經(jīng)可以在疊加狀態(tài)下保持 220 納秒,并在幾納秒內(nèi)改變狀態(tài),這可以媲美科學(xué)家們研究了 20 年的基于電荷的量子比特。

「這是一個全新的量子比特平臺,」論文通訊作者、美國阿貢國家實驗室研究員金達飛表示。「它加入了現(xiàn)有的量子比特家族,具有很大的改進潛力,可以與目前知名的量子比特競爭。」

研究人員表示,通過開發(fā)基于電子自旋而不是電荷的量子比特,他們可以開發(fā)出相干時間超過一秒的量子比特。這種裝置相對簡單,可能易于低成本制造。

這種新的量子比特與此前的工作有相似之處,比如利用液氦上的電子創(chuàng)建量子比特。然而,研究人員指出,氖冰比液氦更堅硬,它可以抑制可能干擾量子比特的表面振動。

這個新系統(tǒng)的可擴展性(能否擴展到數(shù)百、數(shù)千或數(shù)百萬個量子比特)目前還不確定。「我不能說我有一個明確的答案,」金說。「這仍然是所有量子比特平臺共同面臨的問題。我們可能有比超導(dǎo)量子比特更好的方法,或者與離子阱接近的方法。但在短期內(nèi)實現(xiàn)數(shù)百個量子比特并不容易。」

未來,研究人員的目標(biāo)不僅是開發(fā)基于電子自旋的量子比特,而且還要將兩個量子比特糾纏在一起,「因為這是邁向量子計算的關(guān)鍵一步」,也是「在同一芯片上實現(xiàn)數(shù)十個量子比特的關(guān)鍵一步」。

雖然目前眾所周知的量子比特并不理想,但 IBM、Intel、Google、霍尼韋爾和許多創(chuàng)業(yè)公司都選擇了他們認為最有前景的一種,并積極展開技術(shù)研發(fā)以實現(xiàn)量子計算機的商業(yè)化。對此,金說,「我們的目標(biāo)不是與這些公司競爭,而是發(fā)現(xiàn)和構(gòu)建一個全新的量子比特系統(tǒng),它可能會成為一個理想的量子比特平臺。」

「我們的量子比特實際上可以媲美人們已經(jīng)開發(fā)了 20 年的量子比特,」芝加哥大學(xué)物理學(xué)教授、該論文的高級合著者 David Schuster 說。「這只是我們的第一批實驗結(jié)果。我們的量子比特平臺還遠未優(yōu)化。我們將繼續(xù)提升相干時間。而且因為這個量子比特平臺的運算速度極快,只有幾納秒,因此將其擴展到許多糾纏量子比特的愿景意義重大。」

責(zé)任編輯:未麗燕 來源: 機器之心
相關(guān)推薦

2025-02-24 10:09:18

2021-11-01 12:16:40

量子芯片計算機

2021-08-18 10:00:30

量子計算芯片超算

2017-11-13 10:33:54

量子計算數(shù)據(jù)

2022-03-07 11:27:37

量子計算研究體系

2022-03-02 10:52:30

量子計算科學(xué)家量子處理器

2021-09-26 17:28:26

芯片量子技術(shù)

2025-02-20 11:29:21

2013-09-11 14:13:39

2022-01-14 14:47:06

量子AI龍卷風(fēng)

2017-10-24 13:58:51

2025-03-05 00:10:05

谷歌微軟亞馬遜

2021-04-27 10:17:09

量子U盤光量子存儲量子通信

2022-11-10 16:03:43

量子計算機

2021-12-25 07:34:47

量子計算機分子模擬保護數(shù)據(jù)

2021-07-21 09:49:32

量子存儲計算機

2014-05-27 16:23:46

Twitter開放數(shù)據(jù)

2023-03-10 07:27:58

開放式新架構(gòu)加密

2022-05-05 15:06:22

量子技術(shù)

2019-07-29 20:01:53

量子計算機芯片超算
點贊
收藏

51CTO技術(shù)棧公眾號

主站蜘蛛池模板: 日韩免费看片 | 国产男人的天堂 | 欧美激情综合 | 精品国产免费人成在线观看 | 一区二区精品在线 | 国产日日操| 国产香蕉视频在线播放 | 国产一区二区欧美 | 91久久久久久久久久久 | 欧美日韩精品在线免费观看 | 成人高清在线视频 | 久久久久国产精品 | 好姑娘影视在线观看高清 | 欧美aⅴ在线观看 | 亚洲精品一二区 | 老熟女毛片 | av网站免费在线观看 | 国产精品日产欧美久久久久 | 国产精品99精品久久免费 | 日本在线网站 | 精品一区二区av | 国产精品久久久久久中文字 | 久久6| 中文字幕在线视频观看 | 久久久一区二区三区四区 | 婷婷久久久久 | 色伊人| 在线观看免费观看在线91 | 国产免费又色又爽又黄在线观看 | 国产精品第2页 | 蜜桃黄网 | 精品免费国产一区二区三区四区 | 色综合久| 一区二区三区四区免费视频 | 91麻豆精品国产91久久久更新资源速度超快 | 在线成人免费观看 | 草久久 | 亚洲精品大片 | 久久伊人一区二区 | 午夜视频在线免费观看 | 亚洲国产高清高潮精品美女 |