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量子計算機不再難,室溫下也能實現穩(wěn)定運行

獨愛72H ? 來源:博科園 ? 作者:博科園 ? 2020-03-20 11:52 ? 次閱讀
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(文章來源:博科園)

來自MISIS國立科技大學的科學家與來自瑞典、匈牙利和美國的同事一起,找到了一種制造在室溫下運行穩(wěn)定量子比特(量子位)的方法,這與現有的大多數類似物形成了鮮明對比,這為創(chuàng)造量子計算機開辟了新的前景。此外,研究成果已經可以用于制造高精度磁力計、生物傳感器和新的量子互聯網技術,其研究成果發(fā)表在《自然通訊》期刊上。

量子比特(Qubit)是量子計算機系統中最小的數據存儲單位,類似于經典計算過程中眾所周知的比特。到目前為止,只有量子計算機的原型被創(chuàng)造出來,但科學家們一致認為,在未來,量子計算機將具有令人難以置信的計算能力。

與此同時,量子技術已經在多個領域得到應用,比如超保密通信線路。其中一個主要問題是量子比特的不穩(wěn)定性和運行所需的極低溫度條件。目前最流行的量子比特類型是超導材料上的量子比特,或單原子上的量子比特。第一種和第二種都只在極低的溫度下存在,需要巨大的成本來持續(xù)冷卻系統。

半導體材料可以成為一種很有前途的類似物。例如,已知可以在鉆石晶格點缺陷上創(chuàng)建量子比特。缺陷是由于一個碳原子(C)被一個氮原子(N)取代,附近有一個缺陷,空位(V),已經證明這樣的量子比特可以在室溫下成功工作。

來自俄羅斯MISIS國立科技大學和瑞典Linkping大學的科學家與來自匈牙利和美國同事一起,找到了一種使用另一種材料碳化硅(SiC)制造穩(wěn)定半導體量子比特的方法。與鉆石相比,這要簡單得多,也更具成本效益。SiC已經被認為是一種制造量子比特很有前途的材料,但有時,這樣的量子比特在室溫下會立即降解。因此,科學家們的目標是找出確保量子比特穩(wěn)定運行的結構修改。

Linkping大學的Igor Abrikosov教授說:為了創(chuàng)造量子比特,晶格中的一個點缺陷被激光激發(fā),當一個光子發(fā)射時,這個缺陷開始發(fā)光,之前已經證明,在SiC的發(fā)光中觀察到六個峰,分別命名為PL1到PL6,研究發(fā)現這是由于一個特定的缺陷,在晶格中的兩個空缺位置附近出現了一個被稱為堆積斷層的單一‘位移’原子層。既然已經知道了哪些結構特征會使SiC量子比特在室溫下工作,這個特征就可以人工創(chuàng)建。

例如,通過化學氣相沉積,這一進展為創(chuàng)造能夠在室溫下運行的量子計算機開辟了新前景。此外,這些結果已經可以用于制造高精度磁力計、生物傳感器和新的量子互聯網技術,這真是值得鼓舞和激勵,也期望科學技術的進步,推動人類文明進步,更期望量子計算機能為人類帶來更多福音和便利!
(責任編輯:fqj)

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