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混合量子位能解决量子计算的关键障碍!

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发表于 2018-12-29 15:38:15 | 显示全部楼层 |阅读模式
基于自旋的量子核算机具有处理普通核算机无法处理的数学难题潜力,但在使这些核算机具有可伸缩性方面仍存在许多问题。现在由理研中心(RIKEN Center for Emergent Matter Science)领导的一个国际研讨小组现已为量子核算规划了一个新的架构。通过结构一个由两种不同类型的qubit(量子核算机的基本核算元素)组成的混合设备,他们创建了一个能够快速初始化和读取的设备,同时还能坚持高操控保真度。在这个传统核算机好像现已达到极限的年代,量子核算机(使用量子现象进行核算的核算机)现已被吹捧为潜在的替代品,它们能够以一种十分不同、而且可能快得多的办法处理问题。​博科园-科学科普:然而事实证明,将它们扩展到执行实践核算所需巨细是很困难的。1998年丹尼尔·洛斯(Daniel Loss)和IBM的大卫·迪维森佐(David DiVincenzo)提出了一个主张,使用嵌入在一个量子点(quantum dot)中的电子自旋来构建一个量子核算机。从那以后,洛斯和他的团队一直在努力建造实用的设备。就速度而言,开发实用的设备有许多妨碍。首先设备有必要能够快速初始化。初始化是将一个量子位放入特定状况的进程,假如不能快速完结,就会减慢设备的速度。其次有必要在满足长的一段时间内坚持一致性,以便进行丈量。相干是指两个量子态之间的羁绊,终究用于丈量,例如假如量子位元由于环境噪声而变成脱相干,那么器材就变得一文不值。最终量子位的终究状况有必要能够被快速读出。
设备原理图。图片来源:RIKEN
尽管现已提出了许多建立量子核算机的办法,但是由Loss和DiVincenzo提出的办法仍然是最实践可行的办法之一,因为它是基于半导体,而半导体现已有一个大的工业。在最近宣布在《自然通讯》(Nature Communications)上的一项研讨中,研讨小组将两种戒烟办法结合在了一个设备上。第一种是一种单旋转的量子位元,叫做“丢掉-占卜量子位元”,它具有很高的操控精度——这意味着它处于一个清晰状况,这使它成为核算的理想状况,并且有很长的退相干时间,因而它将在一个给定状况中停留适当长的一段时间,直到它的信号丢掉到环境中。不幸的是,这些量子位的缺陷是它们不能快速初始化为状况或读出。第二种类型称为单let- trilet量子位,它很快被初始化并被读出,但很快就变成了decoherent。在这项研讨中,科学家们将这两种量子门与一种被称为受控相位门的量子门结合在一起,这种量子门允许自旋态在量子位元之间以满足快的速度羁绊在一起,以维持相干性,从而使单自旋量子位元的状况能够被快速单-三联体量子位元丈量读出。根据CEMS的Akito - Noiri(本研讨的主要作者),现已证明能够在单个设备上组合不同类型的量子点以克服它们各自的约束。这为量子核算机的可扩展性供给了重要的见解。
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