美國普林斯頓大學實現(xiàn)兩個硅量子比特四毫米距離通信
發(fā)布時間:2019-12-27來源:互聯(lián)網
美國普林斯頓大學研究人員在開發(fā)硅基量子計算機硬件方面邁出了重要一步。他們成功地在相距4毫米的兩個硅自旋量子比特間實現(xiàn)了信息交換,證明硅量子比特可以在相對較遠距離間進行通信。
量子計算機的計算能力遠超傳統(tǒng)計算機,這源于其應用的量子比特可以同時處在多個狀態(tài)。要實現(xiàn)大規(guī)模量子計算,未來的量子計算機需要有成千上萬個可以相互通信的量子比特。目前谷歌、IBM開發(fā)的原型量子計算機已經擁有了數(shù)十個、甚至近百個量子比特。而許多技術專家認為,相較谷歌、IBM原型機使用的超導量子比特,從長遠來看,基于硅的量子比特更有前途——其制造成本更低,保持量子態(tài)的時間也更長。但硅自旋量子比特由單電子組成,非常小,如何在多個量子比特之間布線是大規(guī)模量子計算機面臨的一個主要挑戰(zhàn)。
此次,普林斯頓大學教授杰森·佩塔帶領研究團隊證明,硅自旋量子位在計算機芯片上相距較遠時也可以相互作用,這為解決量子比特間的互連問題奠定了基礎。
為了實現(xiàn)硅自旋量子比特長距離通信這一目標,研究團隊使用一個包含單個光子的狹窄空腔作為“導線”,連接兩個相距4毫米的量子比特。他們成功地調諧了兩個量子比特,同時將它們與光子耦合,最終實現(xiàn)兩個量子比特間的相互通信。
4毫米看似很短,但換個角度,如將一個量子比特比做一所房子,這一距離的通信則意味著一所房子在向750英里外的另一所房子發(fā)送消息。
杰森·佩塔表示,在硅芯片上跨越4毫米傳輸信息的能力將賦予量子硬件更多新功能。從長遠來看,他們的研究有助于改善芯片上以及各個芯片間的量子位元通信。
并未參與該研究的斯坦福大學電氣工程學教授葉蓮娜·武科維奇評論指出,證明量子比特之間的遠程相互作用對于量子技術,如模塊化量子計算機和量子網絡的進一步發(fā)展至關重要,杰森·佩塔團隊的研究成果令人振奮。
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