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2021-07-01 12:33 |
利用新的光形式開發(fā)出高保真的、雙比特的量子邏輯門
近日，麥凱維工程學(xué)院 Preston M. Green 電氣與系統(tǒng)工程系副教授Jung-Tsung Shen利用一種新的光形式，開發(fā)出了一個(gè)確定性的、高保真的、雙比特的量子邏輯門。這種新的邏輯門比現(xiàn)有技術(shù)的效率要高幾個(gè)數(shù)量級。 _mcD* V
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Shen 表示：“在理想情況下，保真度可高達(dá)97%”。他的這項(xiàng)研究于 2021 年 5 月發(fā)表在《Physical Review A》上。想要進(jìn)一步挖掘量子計(jì)算機(jī)的潛力，關(guān)鍵點(diǎn)在于非常規(guī)的疊加特性（在一個(gè)量子系統(tǒng)中同時(shí)包含很多不同的特性和狀態(tài)）以及糾纏（兩個(gè)粒子就像在非經(jīng)典中相，盡管在物理上彼此分離）。 ,#s}nJ4
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在經(jīng)典計(jì)算機(jī)中，電壓決定了一個(gè)比特的值（1或0），而研究人員經(jīng)常使用單個(gè)電子作為 "量子比特"，即量子等價(jià)物。電子有幾個(gè)特點(diǎn)很適合這項(xiàng)任務(wù)：它們很容易被電場或磁場所操縱，而且它們相互之間有互動(dòng)。當(dāng)你需要兩個(gè)比特糾纏在一起時(shí)，相互作用是一種好處--讓量子力學(xué)的野性顯現(xiàn)出來。 $PNR ?
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Shen 表示：“然而，在過去的二十年里，一些科學(xué)家一直在嘗試使用光子作為量子比特，而不是電子。如果計(jì)算機(jī)要產(chǎn)生真正的影響，我們需要研究用光來創(chuàng)建平臺(tái)。光子沒有電荷，這可能導(dǎo)致相反的問題：它們不像電子那樣與環(huán)境相互作用，但它們也不相互作用。設(shè)計(jì)和創(chuàng)造特設(shè)的（有效的）光子間相互作用也一直是個(gè)挑戰(zhàn)�；蛘哒f，傳統(tǒng)的想法是這樣的”。 &Uzg&eB
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當(dāng)一個(gè)光子進(jìn)入一個(gè)邏輯門時(shí)，沒有什么值得注意的事情發(fā)生--它進(jìn)去了又出來了。但是當(dāng)有兩個(gè)光子時(shí)，"這時(shí)我們預(yù)測這兩個(gè)光子可以形成一種新的狀態(tài)，即光子二聚體。事實(shí)證明，這種新狀態(tài)是至關(guān)重要的。"當(dāng)兩個(gè)獨(dú)立的光子（代表兩個(gè)光學(xué)量子比特）進(jìn)入邏輯門時(shí)，"邏輯門的設(shè)計(jì)使兩個(gè)光子可以形成一個(gè)光子二聚體，"Shen 說。"事實(shí)證明，新的量子光子狀態(tài)是至關(guān)重要的，因?yàn)樗馆敵鰻顟B(tài)具有正確的符號(hào)，這對光邏輯操作至關(guān)重要。"
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