量子计算:大分子可以用来创造稳定的Qubit门,曼彻斯特大学的研究人员说

量子计算:大分子可以用来创造稳定的Qubit门,曼彻斯特大学的研究人员说

量子计算:大分子可以用来创造稳定的Qubit门,曼彻斯特大学的研究人员说

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一个艺术家渲染的量子Fredkin(受控SWAP)门,由纠缠驱动,在光子量子比特上运行。 照片:Raj Patel,Geoff Pryde /量子动力学中心/格里菲斯大学

曼彻斯特大学的一组研究人员周一宣布,他们在创造可行的量子计算机方面迈出了重要一步。 在最新一期的Chem杂志上发表的中,研究人员提供了证据证明由镍和铬制成的大分子可以用作量子比特 - 量子计算相当于用于在传统计算机中存储和处理信息的比特。

根据该研究,至少在理论上,可以使用分子化学来连接这些分子,从而产生几个稳定的量子位,然后可以用于创建双量子位逻辑门。

“我们已经证明化学是可以实现的,可以将两个量子比特的门组合在一起 - 可以制造分子并且可以组装门,”主要作者理查德·温彭尼在一份 。 “下一步是表明它们有效。”

与利用可以存在于两种状态之一(0或1)中的比特的传统计算机不同,量子计算机利用可以以叠加状态存在的量子比特或“量子比特”。 这种现象允许量子比特同时存在于两种状态,再加上量子纠缠,这使得量子计算机比传统计算机具有显着的优势。

量子计算机的发展一直是计算机科学家和物理学家的目标,自从这个想法于20世纪80年代初首次浮出水面以来。 然而,研究人员在实现这一目标时遇到的关键障碍之一是可扩展性 - 根据计算机需要执行的任务的复杂性,将量子比特的数量从少量增加到数百万或数十亿。

另一个关键障碍是增加量子“相干性”的持续时间,其指的是亚原子粒子同时存在于两种或更多种状态的状态。 就目前情况而言,“连贯性”在整个系统消失之前仅持续一秒钟 - 这一现象标志着从量子领域向经典力学的转变。

“假设你在酒吧,你正在尝试将两品脱的啤酒带回给你的朋友,但酒吧里到处都是唱歌,跳跃和跳舞的顾客 - 连贯时间是衡量一定程度你可以在没有泄漏的情况下获得啤酒,“温彭尼在声明中说。 “你希望这个酒吧表现得非常好,非常固定,所以你可以走过酒吧然后回到桌子上,就像我们希望量子比赛足够长,这样我们就可以存储和处理信息。”

虽然最新的研究没有详细说明克服这一障碍的方法,但它表明连接各个量子比特不会改变相干时间。

“如果可以创建多量子比特门,我们希望它能激励更多的科学家向这个方向发展,”温彭尼说。


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