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可编程逻辑相关技术文章可编程离子为量子计算机发展打下了基础时光倒流真能实现?靠量子计算机!

可编程逻辑相关技术文章可编程离子为量子计算机发展打下了基础

(文章来源:光通讯网)

量子计算机在一些棘手的问题上能够保证快速的解决,但是制造大规模的,通用的量子设备是一个充满技术挑战的问题。到目前为止,许多研究小组创建了很多小的但具有功能的量子计算机。通过结合少数几个原子,电子或超导结,研究人员现在能够经常展示量子效应和运行简单的量子算法——致力于解决特定的问题的小程序。

但这些实验室设备往往只能固定运行一个程序或量子成分之间相互作用的有限的固定模式。制造一个可以运行任意算法的量子计算机需要正确的物理系统和一套编程工具。被附近电极的电场限制住的原子性离子是满足这些需求的最有前途的平台之一。

在8月4日出版的《自然》杂志的一篇封面文章中,与马里兰大学联合量子研究所(JQI)和量子信息和计算机科学联合中心成员Christopher Monroe一起合作的研究人员提出了第一个完全可编程和可重新配置的量子计算机模块。这个新的装置,因为其具有与自身的复制品相连接的潜力所以被称为一个模块,其利用离子阱所提供的独特性质来在五个量子比特(或称为qubit——量子计算机中的基本信息单位)上运行任何算法。

“对于任何一台有用的计算机来说,用户不应该需要知道内部是什么,”Monroe说。“很少有人关心他们的苹果手机在物理层面上实际在做什么。我们的实验将高品质的量子比特带到了更高层次的功能性,让它们可以在软件里进行编程和重新配置。”

该新模块是建立在几十年来关于捕获和控制离子的研究基础上的。其使用标准的技术,但也引进了新的控制和测量方法。这包括使用一个紧密聚焦的激光束阵列来一次性操纵多个离子,以及提供用于观察每个离子的辉光的检测通道。“这些类型的发现就是国家自然科学基金会物理学前沿中心计划想要支持的,”美国国家科学基金会的物理学分部主任Jean Cottam Allen说。“这项工作处在量子计算的前沿,它有助于奠定基础,并使实用量子计算更接近现实。”

可编程离子为量子计算机发展打下了基础