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首款通用可编程量子计算机亮相

点击量:   时间:2019-02-05 06:02:00

作者:Colin Barras世界上第一台通用可编程量子计算机已经完成了它的步伐但是测试程序揭示了在设备准备好实际工作之前必须克服的重大障碍今年早些时候,科罗拉多州博尔德市国家标准与技术研究所的一个团队建造了一台能够处理两个量子比特或量子比特的量子计算机 Qubits存储的信息多于传统计算的简单“开”或“关”位,这意味着量子计算机在诸如密码分析之类的任务中胜过传统计算机与传统计算机一样,一系列逻辑门处理信息 - 尽管这里的门是量子逻辑或量子比特门 “例如,一个简单的单量子比特门可以将'一个'改为'零',反之亦然,”该团队成员David Hanneke说但与经典计算机的物理逻辑门不同,团队设备中使用的量子逻辑门每个都被编码为激光脉冲该实验装置使用铍离子以它们旋转的方式存储量子位,而激光脉冲量子门在量子位上执行简单的逻辑运算制作量子逻辑门的技巧在于设计一系列激光脉冲,以处理信息的方式操纵铍离子然后另一个激光器读取计算结果 “一旦我们证明了我们可以通过这种方式成功地组合了许多组件,我们会问:你能用它做什么”Hanneke说他们在量子计算理论中找到了答案 “量子信息早期出现的一个更有趣的结果是,你可以使用单量子和双量子比特逻辑门对任意数量的量子比特进行任何量子运算,”Hanneke说虽然已经构建了一个和两个量子比特门并用于执行特定算法,但还没有人构建出能够满足所有可能量子程序的设备到现在该设备的核心是一个金色图案的铝制晶圆,其中包含一个大约200微米的微小电磁陷阱,团队在其中放置了四个离子 - 两个镁和两个铍镁离子充当“制冷剂”,从离子链中去除不需要的振动,从而保持设备稳定有无数个可能的双量子位操作,因此团队选择随机选择160来证明处理器的通用性每个操作涉及用编码到激光脉冲中的31个不同量子门击中两个量子比特大多数是单量子比特门,因此脉冲需要与一个离子相互作用,但少数是两个量子比特门,需要脉冲与两个离子“对话”通过控制陷阱周围金电极上的电压,团队可以在需要单量子位门时将离子解耦,并再次将它们耦合用于双量子比特操作该团队对160个项目中的每个项目进行了900次通过将结果与理论预测进行比较,他们能够证明处理器已按计划运行但它确实只有79%,Hanekke说 “每个门的准确率都超过90%,但当你将它们堆叠在一起时,对于特定的操作,总数下降到79%左右,”他说这是因为充当门的每个激光脉冲的强度略有不同 “它们不是'方形'脉冲[干净地打开和关闭] - 它们会波动,”他说并且必须事先以各种方式分割,反射和操纵光束,这也会引入误差这些错误会淹没任何更广泛的计算结果在它成为量子计算机的有用组件之前,保真度需要增加到大约99.99%该团队表示,这可以通过提高激光器的稳定性和减少光学硬件的误差来实现如果能够达到这些精度水平,新芯片可以成为有用量子处理器的组成部分 “如果你有一个简单而重复的任务,你可能会有一个专门的[处理器]区域来做到这一点,”他说 “但你需要能够做各种事情的地区 - 这就是这样的设备”期刊参考:自然物理学,DOI:10.1038 / nphys1453关于这些主题的更多信息: