
量子力学允许一些非常奇怪的事情,例如信息和计算机的传送,甚至可以打破最艰难的代码。
最近,苏黎世瑞士联邦技术学院(ETH)的科学家迈出了一步计算机的数量经过传送信息穿过电脑芯片。该研究的结果在8月15日详细介绍了《自然》杂志。
俄亥俄州肯尼恩学院物理学教授本杰明·舒马赫说,创建这样的巡回赛是一个重要的里程碑。不参与新研究的舒马赫说:“每个人都真的知道您是否要制造一台真正的量子计算机,这一定是坚实的状态。” “固态“是指使用单件晶体管构建的计算机 - 没有运动部件,并且具有独立的组件。几乎每个电子设备都是用固态电子设备的。古怪的物理学:解释的最酷的量子颗粒这是给出的
日本电话巨头NTT的研究科学家比尔·芒罗(Bill Munro)对量子计算进行了广泛的研究,他说,ETH团队的工作是一个“非常好的实验”,并补充说:“它确实显示了制造量子计算机所涉及的原型技术。
以前的传送实验已经使用激光在光子之间传输量子信息。但这对于构建真实计算机的实用性并不实用。舒马赫说,另一方面,固态电路是一个众所周知的领域,计算机芯片制造商在小型化方面具有数十年的经验。
在新实验中,科学家利用了量子物理学被称为纠缠量的量子位,称为Qubits。当两个粒子相互作用时,它们会形成一个连接 - 它们是纠缠的 - 使得对另一个的动作会影响另一个连接,即使它们被大距离隔开。此外,无论它们有多远,如果您知道一个粒子的状态,您都会立即知道另一个粒子的状态。
传送Qubits
为了设置传送,科学家将3微米大小的电子电路(其中1微米为一百万米)放在一个小型计算机芯片上,尺寸为0.3 x 0.3 x 0.3英寸(7 x 7毫米)。两个电路是发件人,而另一个电路是接收器。科学家将芯片冷却至绝对零,并在电路中打开电流。
在该温度下,电路中的电子(Qubits)开始根据量子机械规则行事(在这种情况下,纠缠在一起。
ETH团队以旋转状态的形式编码信息,将其用于发送电路的Qubits并测量它们。同时,研究人员测量了接收器中Qubit的状态。发送和接收Qubits的状态与之相关 - 信息已被传送。
这传送不是唯一的成就。通常,在传送实验中,信息传输并不可靠,这意味着无法可靠地重复该实验。 “特别是对于大物体,成功率通常很小,”澳大利亚昆士兰州大学的Arkady Fedorov说。 “您进行了数百万次实验,并且有效。”在此实验中,传送数几乎每次都起作用。
ETH集团还设法从数十亿个电子中制作了量子,近四分之一毫米,按照传送标准,这是很大的。费多罗夫说:“这已经不再像一个光子那样看不见的光子或陷阱中的某些原子。”
由于量子空的空间没有遍历中间空间,因此有些人可能会问这是否是一种比光更快的交流方式。舒马赫指出,事实并非如此。这是因为即使两个纠缠粒子共享相关状态,但不可能事先知道各州。有50-50的粒子将在状态A或B中。[[10比光快的旅行速度奇怪这是给出的
量子计算机?
但是,对于量子计算机而言,瞬时传输并不重要。相反,量子位立即处于两个状态的能力是这些计算机现实的关键。
在普通或经典的计算机中,构成计算机代码语言的1和0的位具有确定的状态。它们要么是1或0。但是Qubits可以同时在两个州。他们处于称为叠加。在量子力学中,物理系统在观察到之前没有明确的状态,也就是说,直到它在周围环境中留下了一些痕迹。
这种现象与人们通常体验事物的方式大不相同,但在著名的Schrodinger的猫思想实验。想象一只猫在一个带有一瓶毒气的盒子里,当一小块放射性金属散发出α粒子时,它会打开。发射α粒子是一种量子力学过程,这意味着它是否在任何给定时间内发生基本是随机的。从这个意义上讲,当您打开盒子时,猫的生命或死亡的可能性为50-50。
在古典力学中,物理学会决定猫在我们打开盒子之前还活着或死了。我们只是看不到它。但是,在量子力学中,猫在两种状态下 - 就像在观察到传送实验中的量子位一样。
舒马赫说,这是使其与众不同的另一个方面。为了使量表保持在双重状态,他们无法以任何方式与环境互动。但是,计算机的组件必须相互交互才能有用。他说:“你有两个矛盾的要求。” “量楼必须相互互动,并且必须与外界隔离。”
安大略省滑铁卢大学的量子计算研究所执行主任雷蒙德·拉弗拉姆(Raymond Laflamme)表示,该实验是一个重要的一步,因为它不仅意味着传送量子量,而且意味着逻辑操作,例如加法或减法。他说:“您可以改变自己的转换,然后将钻头从0转换为1。”
Fedorov表示,未来的实验可能会涉及将传送用在多个芯片中使用,并使用更多的QUBITS进行工作。
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