更大、更强大!光学量子计算机,更容易地扩展到数百个量子比特!

subtitle 物理 09-16 12:20 跟贴 2 条
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量子力学是自然科学中最成功的理论之一,虽然它的预测常常是违反直觉的,但迄今为止还没有进行过一个理论无法给出充分描述的实验。与bigQ(宏观量子国家中心-丹麦国家研究基金会卓越中心)的同事一起,中心负责人Ulrik Lund Andersen教授正在研究如何理解和利用宏观量子效应。Lund Andersen说:普遍认为,量子力学是一种普遍有效的理论,因此也适用于我们通常生活的宏观日常世界。

这也意味着应该可以大规模观察量子现象,这正是这些科学家在丹麦国家研究基金会卓越中心bigQ努力做的事情。在享有盛誉的国际期刊《科学》(Science)上发表的一篇新文章中,研究人员描述了他们是如何在室温下成功创造出纠缠、压缩光的,这一发现可能会为更便宜、更强大的量子计算机铺平道路。研究涉及最难以理解的量子现象之一:纠缠。

纠缠描述了如何将物理对象带入一种状态,在这种状态下,它们是如此错综复杂地联系在一起,以至于不能再单独描述它们。如果两个粒子纠缠在一起,无论它们彼此相距多远,它们都必须被视为一个统一的整体。它们仍将表现为一个单位(如果对象是单独测量的)则结果将相关到无法基于经典自然定律进行描述的程度。纠缠不限于成对的粒子,在宏观尺度上观察量子现象的努力中

bigq的研究人员设法创建了一个由30000个纠缠光脉冲组成的网络,这些光排列在一个在空间和时间上分布的二维晶格中。这几乎就像是当无数的彩色线,织在一起成为一个有图案的毯子。研究人员已经产生了具有特殊量子力学性质(压缩态)的光束,并使用光纤组件将它们编织在一起,形成具有二维晶格结构的极其纠缠量子态:也称为簇态。这项工作的主要作者米克尔·维尔斯伯尔·拉森(Mikkel Vilsbll Larsen)说:


与传统的簇态不同,该研究利用时间自由度来获得30000个光脉冲的二维纠缠晶格,实验装置实际上令人惊讶地简单,大部分努力都是在发展簇态产生的想法上。创造如此广泛程度的量子物理纠缠本身就是有趣的基础研究。簇态也是用于创建光学量子计算机的潜在资源。这种方法是对更广泛超导技术的一个有趣替代,因为一切都发生在室温下。

此外,还可以利用激光的长相干时,-这意味着即使在非常长的距离上,也可以将其作为精确定义的光波来保持。因此,光学量子计算机将不需要昂贵和先进的制冷技术。同时,它在激光中携带信息基于光的量子比特,将比它们在超导体中使用的超冷电子亲戚耐用得多。通过在空间和时间上分布生成的簇态,光学量子计算机也可以更容易地扩展到包含数百个量子比特。这使得它成为下一代更大、更强大量子计算机的潜在候选者。

博科园|研究/来自:丹麦技术大学

参考期刊《科学》

DOI: 10.1126/science.aay4354

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