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      美國物理學(xué)家組織網(wǎng)報道，美國國家標(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“光電開關(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)有望在未來的量子計算機中更好地實現(xiàn)信息的存儲和傳輸，也有望加速實用型量子計算機研發(fā)工作的進(jìn)展。相關(guān)研究將發(fā)表在新一期的《物理評論快報》上。

      量子比特是未來量子計算機的基本構(gòu)建單位，主要用來存儲量子信息。該研究團隊之前制造的量子數(shù)據(jù)傳輸總線(量子客車)使得量子比特可以一個一個連接起來，從而實現(xiàn)信息傳遞。量子總線由空腔(cavity)組成，其可讓單個微波光量子偽裝成標(biāo)準(zhǔn)波，還能在短時間內(nèi)儲存量子位。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存10納秒。

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

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

      斯曼德研究團隊也已經(jīng)證明，適用于兩個或者三個超導(dǎo)量子比特的開關(guān)會糾纏在一起，但是，新開關(guān)首次實現(xiàn)了其一段時間內(nèi)產(chǎn)生的量子行為是可預(yù)測的，并且其與單個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、開關(guān)和空腔三個不同的組件相互協(xié)調(diào)有效地工作，沒有能量損失。

      據(jù)悉，所有這些組件(量子比特、開關(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藍(lán)寶石的芯片上。