两个硅量子位元可以在相当长的距离内通信

2020-07-07 11:45:51 新闻来源:网络
  美国普林斯顿大学的研究人员在开发硅基量子计算机硬件方面迈出了重要一步。他们成功地实现了相距4毫米的两个硅自旋量子位之间的信息交换,证明了硅量子位可以进行相对较长距离的通信。相关研究论文25日在《自然》杂志网上发表。
  量子计算机的计算能力远高于传统计算机,这是因为量子计算机中使用的量子比特可以同时处于多个状态。为了实现大规模的量子计算,未来的量子计算机需要数千个可以相互通信的量子比特。目前,由Google和IBM开发的量子计算机原型有几十个甚至接近100个量子比特。许多技术专家认为,与谷歌和IBM原型使用的超导量子比特相比,硅基量子比特从长远来看更具前景,制造成本更低,维持量子态的时间更长。然而,硅自旋量子位是由非常小的单电子组成的。如何连接多个量子比特是大规模量子计算机面临的一个重大挑战。这一次,普林斯顿大学的Jason Petra教授带领研究小组证明,硅自旋量子比特也可以在远离计算机芯片的情况下相互作用,这为解决量子比特之间的互连问题奠定了基础。
  为了达到这个目标,研究小组用一个包含单个光子的窄腔作为“导线”,将相距4毫米的两个量子比特连接起来。他们成功地调谐了两个量子比特,将它们与光子耦合,最终实现了两个量子比特之间的通信。4毫米,可能看起来很短,但另一方面,如果你把量子比特比作一所房子,那么在这个距离上的通信意味着一个房子正在向750英里外的另一个房子发送信息。
  杰森·佩塔说,在硅芯片上传输4毫米的信息的能力将给量子硬件带来更多新的功能。从长远来看,他们的研究将有助于改善芯片上和芯片之间的量子比特通信。
  斯坦福大学电子工程教授埃琳娜·武科维奇(Elena vukovich)没有参与这项研究,他评论说,证明量子比特之间的远程相互作用对于进一步发展模块化量子计算机和量子网络等量子技术至关重要,Jason PETA团队的研究成果令人鼓舞。
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