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天天觀焦點(diǎn):量子位控制新法可推進(jìn)量子計(jì)算機(jī)發(fā)展

時(shí)間:2022-07-29 08:22:40 來(lái)源: 中國(guó)科技網(wǎng)



(資料圖片僅供參考)

橫濱國(guó)立大學(xué)工程學(xué)研究生院科學(xué)家表示:微波通常用于單獨(dú)的量子控制,但需要單獨(dú)布線微波線路。此外,有可能在本地操縱量子位,但不能精確地利用光。

團(tuán)隊(duì)利用鉆石中的氮原子空缺中心,通過(guò)微波操縱以及原子和分子躍遷頻率的局部光學(xué)移動(dòng)相結(jié)合的方式來(lái)操縱電子自旋,從而展示了對(duì)量子位的控制。這一過(guò)程被稱為斯塔克偏移。換句話說(shuō),他們能夠?qū)⒁蕾嚰す獾墓鈱W(xué)方法與微波相結(jié)合,從而克服之前的限制。

研究人員證明,這種對(duì)電子自旋的控制反過(guò)來(lái)可控制氮空缺中心的氮原子的核自旋,以及電子和核自旋之間的相互作用。

光和微波的同時(shí)照射可在沒(méi)有單獨(dú)布線的情況下單獨(dú)、精確地控制量子比特。團(tuán)隊(duì)表示,這為實(shí)現(xiàn)大規(guī)模量子處理器和存儲(chǔ)器鋪平了道路,對(duì)于大規(guī)模量子計(jì)算機(jī)的發(fā)展至關(guān)重要。

此外,研究還實(shí)現(xiàn)了在電子自旋和核自旋之間產(chǎn)生量子糾纏。這允許量子位與光子之間的連接,需要的計(jì)算能力更少,并通過(guò)量子隱形傳態(tài)原理將信息傳輸?shù)搅孔犹幚砥骱土孔哟鎯?chǔ)器。

新方法滿足所有迪文森佐標(biāo)準(zhǔn),這是量子計(jì)算機(jī)運(yùn)行所需的標(biāo)準(zhǔn),包括可擴(kuò)展性、初始化、測(cè)量、通用門和長(zhǎng)相干性。它還可應(yīng)用于斯塔克偏移之外的其他磁場(chǎng)方案,在這些方案中可單獨(dú)操作量子位,并且它可防止常見(jiàn)類型的計(jì)算錯(cuò)誤,如門錯(cuò)誤或環(huán)境噪聲。

研究人員說(shuō),通過(guò)進(jìn)一步提高單個(gè)量子操作和糾纏操作的分辨率,可實(shí)現(xiàn)大規(guī)模集成的鉆石量子計(jì)算機(jī)、量子存儲(chǔ)和量子傳感器。它還將提高用于長(zhǎng)途量子通信和分布式量子計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)或量子互聯(lián)網(wǎng)的量子中繼網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳輸能力。


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