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      美國(guó)物理學(xué)家組織網(wǎng)報(bào)道，美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)研究院(NIST)的科學(xué)家，首次為由量子比特和量子傳輸總線組成的超導(dǎo)電路研發(fā)出了一個(gè)“光電開(kāi)關(guān)”，能夠很好地協(xié)調(diào)量子比特和總線的“溝通”工作。該新技術(shù)有望在未來(lái)的量子計(jì)算機(jī)中更好地實(shí)現(xiàn)信息的存儲(chǔ)和傳輸，也有望加速實(shí)用型量子計(jì)算機(jī)研發(fā)工作的進(jìn)展。相關(guān)研究將發(fā)表在新一期的《物理評(píng)論快報(bào)》上。

      量子比特是未來(lái)量子計(jì)算機(jī)的基本構(gòu)建單位，主要用來(lái)存儲(chǔ)量子信息。該研究團(tuán)隊(duì)之前制造的量子數(shù)據(jù)傳輸總線(量子客車(chē))使得量子比特可以一個(gè)一個(gè)連接起來(lái)，從而實(shí)現(xiàn)信息傳遞。量子總線由空腔(cavity)組成，其可讓單個(gè)微波光量子偽裝成標(biāo)準(zhǔn)波，還能在短時(shí)間內(nèi)儲(chǔ)存量子位。某量子位中的信息被編碼后，在轉(zhuǎn)移到另一量子位前可在空腔中儲(chǔ)存10納秒。

      NIST研制的新開(kāi)關(guān)是一個(gè)射頻量子擾動(dòng)超導(dǎo)探測(cè)器(SQUID)，也是一個(gè)磁場(chǎng)探測(cè)器。一個(gè)電壓脈沖將一個(gè)單元的能量(單個(gè)微波光量子)施加于一個(gè)量子比特上，就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)電路。通過(guò)協(xié)調(diào)施加于SQUID上的磁場(chǎng)，科學(xué)家能夠改變位于量子比特和空腔之間的單個(gè)光量子攜帶的能量或者傳輸率，因此，該開(kāi)關(guān)能夠穩(wěn)定地“協(xié)調(diào)”量子比特和量子客車(chē)之間相互作用的比率，從100兆赫茲到接近0赫茲。

      該研究團(tuán)隊(duì)的領(lǐng)導(dǎo)人、NIST的物理學(xué)家雷·斯曼德稱(chēng)，這個(gè)技術(shù)突破將有助于研究人員靈活控制一個(gè)復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)中的許多電路的各個(gè)組成元素之間的相互作用，實(shí)用級(jí)的量子計(jì)算機(jī)也擁有非常復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)，所以，新研究突破也有助于量子計(jì)算機(jī)更好地工作。

      斯曼德研究團(tuán)隊(duì)也已經(jīng)證明，適用于兩個(gè)或者三個(gè)超導(dǎo)量子比特的開(kāi)關(guān)會(huì)糾纏在一起，但是，新開(kāi)關(guān)首次實(shí)現(xiàn)了其一段時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的量子行為是可預(yù)測(cè)的，并且其與單個(gè)微波光量子之間的交換行為也是可控的。斯曼德表示，我們讓量子比特、開(kāi)關(guān)和空腔三個(gè)不同的組件相互協(xié)調(diào)有效地工作，沒(méi)有能量損失。

      據(jù)悉，所有這些組件(量子比特、開(kāi)關(guān)和空腔)都由鋁制造?？茖W(xué)家采用疊層的方式，將這些元件建造在一個(gè)藍(lán)寶石的芯片上。