随着首个机械量子位出现，量子计算进入蒸汽朋克时代
发布时间：2024-11-15 17:36
发布者：eechina
关键词：
量子计算
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当前，大多数量子计算机依赖超导金属、单个离子、光子或其他微小电路组成的量子位。然而，德国马克斯·普朗克量子光学研究所的物理学家成功地从一个微小的机械装置中创造出一个可工作的量子比特，这一突破让人联想到20世纪初的机械计算机，该研究成果已刊登在最新一期的《科学》（Science）杂志上。 理论上，一个极其微小的机械振动部件可以作为量子位。在最小的尺度上，振动是量子化的，由称为声子的微小能量包构成，类似于光由特定能量的光子组成。然而，机械振荡器在构建量子位方面并非易事。 第一个难点在于如何让设备尽可能保持静止状态。另一难题则是机械振荡器的“谐波”能量状态类似阶梯状均匀分布，这使得分离和控制其中的两个状态来形成量子位极为困难。 如今，研究人员通过采用由两个部分构成的系统解决了这一问题。一部分是机械谐振器——在400微米厚的蓝宝石晶体上沉积了一个微小的氮化铝圆顶，该圆顶通过振荡电压进行膨胀和收缩，将振动传递至材料内部。 另一部分由超导量子比特组成，它带有一个微小的天线，放置在另一片类似的蓝宝石晶体上。物理学家将两块晶体叠加，使天线位于氮化铝圆顶的正上方。这样一来，超导量子比特中的电流波动便会激发机械振荡器的振动。这些振动在晶体表面间反复反射，在消散前可循环数亿次。 研究的关键在于，科学家能够微调超导量子比特的振荡电流，使其频率与机械振荡器稍有差异。结果，超导量子比特的量子态与机械振荡器的量子态形成了轻微的耦合，创造出一个单一系统，在其中，杂化态的能量不再均匀分布。 《科学》网站（www.science.org） |
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