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固態量子計算平臺獲進展

2018-02-24 來源：科技日報評論：0

摘要：據英國《自然》雜志近日發表的兩篇量子信息研究論文，歐洲與美國的科學家分別報告了基于自旋的固態量子計算平臺的新進展：一種可編程的二量子比特處理器，可執行兩種不同的量子算法；以及單電子自旋與單光子的強耦合，讓單獨的量子比特可以相互作用。

　　據英國《自然》雜志近日發表的兩篇量子信息研究論文，歐洲與美國的科學家分別報告了基于自旋的固態量子計算平臺的新進展：一種可編程的二量子比特處理器，可執行兩種不同的量子算法；以及單電子自旋與單光子的強耦合，讓單獨的量子比特可以相互作用。

　　近一段時間，基于自旋的量子計算系統的潛在單個組件，已經取得了長足的進步。而此次，荷蘭代爾夫特理工大學研究人員托馬斯·沃森及其同事則更進一步，他們制造出了一個二量子比特裝置，它經過編程可以執行兩種不同的量子算法：多伊奇-喬茲薩（Deutsch-Jozsa）算法和格羅弗（Grover）量子搜索算法。其中，前者是一個測試問題，使用量子方法比使用經典方法更容易解決，或者也可以把Deutsch-Jozsa算法當成一種簡單的決策程序，可用于量子計算機中的快速運算；而后者則可用于數據庫搜索。

　　基于半導體自旋量子比特構建量子計算機的一個優點是，它們的壽命比超導自旋量子比特長，缺點是它們的相互作用較弱，難以耦合，而耦合是量子處理器運行所必需的。現有的耦合方法，如交換耦合和偶極—偶極相互作用，在本質上是相對局域的耦合。若要將相距遙遠的量子比特連接起來，則需要有一個“中間人”，如微波光子。

　　在同時發表的第二項研究中，美國普林斯頓大學研究人員杰森·皮塔與同事表明，被囚禁在微波腔內的光子，可以與被困在硅雙量子點內的電子自旋強耦合。這種設置使“自旋—光子耦合”速率足以確保這兩種組件形成相干界面，也就是說，這項成果為制造規模更大、應用更靈活的基于自旋的處理器鋪平了道路。