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量子计算机研发获突破:德美科学家开发出稳定量子门

发文时间:2017-12-15        信息来源:核心区发展研究中心

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  近日, 德国康斯坦茨大学与美国普林斯顿大学及马里兰大学的物理学家合作,开发出了一种基于硅双量子位系统的稳定的量子门。量子门作为量子计算机的基本元素,能够执行量子计算机所有必要的基本操作。这项研究成果被称为通向量子计算机的里程碑。

  该研究取得多项成就。首先,研究人员利用电磁吸引力和斥力的组合,从硅片的数十亿个原子中将单个电子分离出来,然后精确地排列,让每个电子嵌入一个“槽”中,使其处于一种稳定状态;其次,研究人员将每个电子都置于一个纳米电极上,通过磁场梯度创建一个定位磁场,用其控制电子的旋转脉冲,由此创造了稳定的一个量子位系统,以电子自旋形式存储和读出信息,进而开发出可以控制每个电子自旋脉冲的系统;最后,康斯坦茨大学研究人员将两个电子的状态耦合在一起,形成双量子位系统,通过这种结合,可以构建基本的切换系统,利用它可以执行量子计算机的所有基本操作,例如,可以对系统进行编程,使得电子只有当其相邻电子在预定方向上具有自旋时才旋转。

  该研究成果已于近日发表在《科学》杂志在线版,下一步,康斯坦茨大学的科学家还将建立一个稳定的系统来控制两个单电子的旋转。