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稳定的量子位元让我们更靠近量子电脑一步

2016年3月16日8:00 未解之谜网

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量子电脑可以让甚至最复杂的运算变得快速和简单

虽然量子计算承诺对资讯科技起革命作用,这个领域还有很长的一段路要走。量子状态允许更快、更复杂的计算,但它们非常的脆弱。

现在,来自丹麦尼尔斯波尔研究所(Niels Bohr Institute)的研究人员,展示出一个让量子资讯不受伤害的”坚固”量子状态是有可能的。这个称为马约兰那零模式(Majorana zero mode)的状态,散布在一条纳米线,量子资讯被储存在横跨不同的位置上。因此,在一个位置上量测时,不会影响整个状态。

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量子电脑是基础于量子的位元,或是量子位元。资讯不仅仅只是被储存单一个0或1,也是被储存在一个重叠状态,一个0与1的组合。这个特性允许计算能力的增强。

不幸的是,这个特性是不稳定的。当进行量测时,这个重叠量子状态会崩塌成1个0或1个1,而且量子位元会回复成为一个标标位元。在Majorana零模式,资讯以这样的一个方式被储存,扰动在纳米线的其中一个末端的其中一个位置,让整体的状态受到”保护”,对抗改变。

研究共同作者的Charles Marcus教授在一项声明说:”我们正在调查一种新类型粒子,叫做Majorana零模式,能够提供一个基础给量子资讯。量子资讯受到一个特殊的,谁知道,或许是这些粒子独有特性的保护,对抗量测。”

" Majorana粒子并不以他们自己的粒子存在,但使用涉及超导体和半导体的一种物质组合,它们能被创造出来。"

这个状态是被创造在10微米长和0.1微米厚的半导体纳米线上,然后抹上超导铝。纳米线然后被冷却到接近绝对零度,并且在强烈的磁场下曝晒,Majorana零模式在这些条件下形成。

发表于本周自然科学杂志的论文首席作者Sven Albrecht说:"这项保护和Majorana零模式的奇异特性有关。它同时存在纳米线的两边末端,但不在中间。为了破坏它的量子状态,你必须同时在两边末端行动,这是不太可能的。"

这项研究第一次展示出这个粒子的特性,这个特性只在2012年被观察到。研究小组有信心,使用这个新物质和技术,将允许量子电脑领域发展得比以前更快。

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