2009年7月15日
物理学家在国家标准与技术研究院(NIST)克服了量子计算机发展的一个障碍,设计了*一个可行的方式来操纵一个“位”在一个没有令人不安的量子处理器的信息存储在其邻国。的方法,使得小说使用偏振光创建“有效”磁场,可以带来长期的电脑更加接近现实。
光学晶格使用激光单独铷原子(红色)用作信息“比特”中性原子量子processors-prototype设备,设计师们正试图发展成成熟的量子计算机。NIST的科学家们设法隔离和控制对偏振光的铷原子,提前,可能让量子计算更加接近现实。来源:国家标准
创建一个量子计算机一个巨大的挑战是维持控制信息的载体,量子处理器的“开关”,而将他们孤立于环境。这些量子位,或者“量子”,有不可思议的能力存在于“开”和“关”的位置,同时让量子计算机解决问题的力量传统计算机找到intractable-such打破复杂加密代码。
一个量子计算机开发的方法旨在使用单个孤立的铷原子的量子位。每一个这样的铷原子可以承担任何的八个不同的能量状态,因此,设计目标是选择两种能量状态代表了职位。理想情况下,这两个国家应该完全麻木不仁的杂散磁场可以摧毁量子位的能力同时,破坏计算。然而,选择这种“field-insensitive”状态也使得量子比特不敏感的磁场故意用来选择和操纵它们。
“这是一个“第22条军规”,“NIST的Nathan Lundblad说。“你个人控制量子比特更敏感,就变得越困难,使其正常工作。”
解决的问题用磁场来控制单个原子,同时保持流浪字段,NIST小组使用了两个双能级原子在同一。每一对最适合一个不同的任务:一对被用作“记忆”量子位来存储信息,而第二个“工作”包括一个量子位用于计算。虽然每一对州field-insensitive,内存和工作状态之间的转换很敏感,适合现场控制。当内存量子位需要执行计算,磁场可以改变帽子。它可以不打扰附近的内存量子位。
NIST团队展示了这种方法在原子分为对数组,使用技术来解决单独每组的一个成员。分组原子成双,Lundblad说,允许团队简化问题从选择一个量子位的许多人选择一个两,因为他们显示在他们的论文中,可以通过创建一个有效的磁场,不像通常是与电流,但一束偏振光。NIST的偏振光技术团队开发,可以扩展到选择特定的量子位元一大群,使其可用于解决个别量子位的量子处理器而不影响附近。
“如果一个量子计算机工作是建立,“Lundblad说,“这些问题需要解决,我们认为我们已经取得了一个好理由怎么做。”But, he adds, the long-term challenge to quantum computing remains: integrating all of the required ingredients into a single apparatus with many qubits.