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2016-04-08 11:08 |
反饋技術(shù)將量子疊加時(shí)長提高千倍 可推動量子計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)
量子計(jì)算機(jī)勝過傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)的“秘密武器”是量子疊加，但量子疊加很脆弱，延長其壽命是研制大型通用量子計(jì)算機(jī)面臨的主要“攔路虎”之一。在7日出版的《自然》雜志上，美國科學(xué)家稱，他們在由合成鉆石制造的量子設(shè)備內(nèi)使用一種量子反饋技術(shù)，將量子疊加的時(shí)長提高了1000多倍，向最終研制出可靠的量子計(jì)算機(jī)邁出了重要一步。 J(w FJg\/
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上海交通大學(xué)物理與天文系金賢敏教授對科技日報(bào)記者解釋稱，反饋控制是讓大多數(shù)物理系統(tǒng)保持穩(wěn)定的最好方法：測量系統(tǒng)目前的狀態(tài)并產(chǎn)生一個(gè)控制信號，控制信號能讓系統(tǒng)返回其理想狀態(tài)，但測量會破壞量子疊加，因此，量子計(jì)算機(jī)專家不得不“忍痛割愛”。最新論文主要作者、麻省理工學(xué)院（MIT）核科學(xué)和工程學(xué)副教授葆拉·卡佩拉羅說：“我們用量子的反饋控制來保護(hù)量子疊加，在此過程中不需要測量�！� 1i'y0]f
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最新系統(tǒng)使用鉆石內(nèi)的氮空位中心：純凈鉆石由采用規(guī)則晶格結(jié)構(gòu)排列的碳原子組成。如果一個(gè)碳核不在應(yīng)在的晶格內(nèi)，那就是一個(gè)空位。如果一個(gè)氮原子鳩占鵲巢，在晶格內(nèi)取代碳原子，且與一個(gè)空位相鄰，那就形成一個(gè)氮空位（NV）中心，其能代表一個(gè)量子比特，且擁有幾大優(yōu)勢：首先，它是物理結(jié)構(gòu)固有的屬性，不再需要其他用于捕獲離子或原子的硬件；其次，氮空位中心是自然光發(fā)射器，從其讀取信息相對來說更簡單一些。 MX.?tN#F|H
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據(jù)MIT官網(wǎng)消息，在實(shí)驗(yàn)中，研究人員用氮核的自旋狀態(tài)來控制NV的電子自旋：微波先讓NV中心的電子自旋進(jìn)入疊加狀態(tài)，射頻輻射接著讓氮核進(jìn)入特定的自旋狀態(tài)，另一些低功率微波隨后讓氮核同NV中心的自旋發(fā)生“糾纏”。此時(shí)，NV量子比特能執(zhí)行計(jì)算。之后，第三批微波被用來解除氮核與NV中心間的糾纏。最后，系統(tǒng)暴露于一個(gè)微波序列之下。這種暴露是被精確校準(zhǔn)了的，即使如此，它們對NV中心的影響還是取決于氮核的狀態(tài)。如果計(jì)算中出現(xiàn)錯誤，那么，微波將糾正這一錯誤，如果沒有，激光不會改變NV中心的狀態(tài)。 0'YJczDq:7
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結(jié)果表明，使用這一反饋控制系統(tǒng)，一個(gè)氮空位中心量子比特能保持疊加狀態(tài)的時(shí)間是不使用這一系統(tǒng)的1000倍。
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