麦凯维工程学院 Preston M. Green 电气与系统工程系副教授 Jung-Tsung Shen 近日利用一种新的光形式,开发出了一个确定性的、高保真的、双比特的量子逻辑门。这种新的逻辑门比现有技术的效率要高几个数量级。
Shen 表示:“在理想情况下,保真度可高达97%”。他的这项研究于 2021 年 5 月发表在《Physical Review A》上。想要进一步挖掘量子计算机的潜力,关键点在于非常规的叠加特性(在一个量子系统中同时包含很多不同的特性和状态)以及纠缠(两个粒子就像在非经典中相,尽管在物理上彼此分离)。
在经典计算机中,电压决定了一个比特的值(1或0),而研究人员经常使用单个电子作为 "量子比特",即量子等价物。电子有几个特点很适合这项任务:它们很容易被电场或磁场所操纵,而且它们相互之间有互动。当你需要两个比特纠缠在一起时,相互作用是一种好处--让量子力学的野性显现出来。
Shen 表示:“然而,在过去的二十年里,一些科学家一直在尝试使用光子作为量子比特,而不是电子。如果计算机要产生真正的影响,我们需要研究用光来创建平台。光子没有电荷,这可能导致相反的问题:它们不像电子那样与环境相互作用,但它们也不相互作用。设计和创造特设的(有效的)光子间相互作用也一直是个挑战。或者说,传统的想法是这样的”。
当一个光子进入一个逻辑门时,没有什么值得注意的事情发生--它进去了又出来了。但是当有两个光子时,"这时我们预测这两个光子可以形成一种新的状态,即光子二聚体。事实证明,这种新状态是至关重要的。"当两个独立的光子(代表两个光学量子比特)进入逻辑门时,"逻辑门的设计使两个光子可以形成一个光子二聚体,"Shen 说。"事实证明,新的量子光子状态是至关重要的,因为它使输出状态具有正确的符号,这对光逻辑操作至关重要。"
【来源:cnBeta.COM】
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