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“电子自旋”技巧促进了量子计算

点击量:   时间:2017-08-03 01:04:04

研究人员表示,一种能够控制单个电子自旋的新型硅芯片最终可以使用传统的电子技术构建未来的量子计算机(图片来源:Frank Koppens)量子比特或“量子比特”类似于传统计算机中使用的比特但是,量子物理学不是简单地在表示“0”和“1”的两个状态之间切换,而是允许量子比特同时存在于多个状态,直到测量其状态这意味着量子计算机基本上可以同时执行多个计算,从而使它们具有比传统计算机更强大的潜力研究人员之前通过利用外来现象生成量子比特,开发了基本的量子计算机两种最复杂的方法涉及在超导电路中使用被磁场和电子捕获的离子然而,这两种方法都比制造传统计算机的芯片复杂得多研究人员还从量子点上电子的“向上”或“向下”自旋状态创建了量子比特但是它们缺乏足够好地控制单个电子状态以使用它们进行计算的能力由荷兰代尔夫特理工大学的Lieven Vandersypen领导的团队现在已经开发出一种可以使用传统微芯片制造技术操纵单个电子的设备 “这是一项突破性的实验,”瑞士巴塞尔大学的物理学家吉多·伯卡德说,他没有参与这项研究 “使用这种方法制作量子比特的一个主要好处是它们建立在现有的半导体技术之上”这使得量子比特更容易扩展到更大的系统,他补充说荷兰团队的设备是使用传统的微芯片光刻技术制作的它由两个电极组成,这两个电极在两个半导体量子点上施加电压 - 每个100纳米跨越砷化镓片 - 形成一个简单的电路电压导致电子在点之间跳跃每个点可以容纳两个电子,但前提是它们具有相反的自旋这导致具有匹配自旋状态的两个电子被卡住 - 每个点上一个研究人员然后从电路中分离出点,并利用磁场改变第一个点上电子的自旋一旦插回电路,只有当第一个电子已经切换到不同的自旋状态到第二个时,电流才会流动,证明它已被切换 Burkard说,电子自旋量子比特现在可以迅速赶上更成熟的量子计算方法 “我认为使用电子自旋量子比特首次实现小量子算法没有任何障碍,”他说期刊参考:自然(vol.442,