新型量子計算機首個基本元件問世 運算速度更快

2020-12-04 中國經濟網

  新型量子計算機首個基本元件問世

  單量子比特裡德伯門擴展性更強、運算速度更快

  科技日報北京12月19日電 (記者劉霞)據物理學家組織網近日報導,瑞典和奧地利物理學家攜手,研製出了單量子比特裡德伯(Rydberg)門,這是新型量子計算機——囚禁裡德伯離子量子計算機的首個基本元件。最新研究證明了建造這種量子計算機的可行性,其有潛力克服目前的量子計算方法面臨的擴展問題。

  目前,量子計算機面臨的最大問題之一是,如何增加每個邏輯門中發生糾纏的量子比特的數量,這對於開發出實用的量子計算設備至關重要。升級之所以困難,部分原因在於囚禁離子的系統內常用的多量子比特邏輯門,會隨著量子比特數量的增加而遭遇「頻譜擁擠」問題。然而,囚禁裡德伯離子的系統不受頻譜擁擠問題的影響,這就表明,以囚禁的裡德伯離子作為量子比特而研製的量子計算機,或許能成為升級能力更強的量子計算機。

  研究人員在最新一期《物理評論快報》上發表論文稱,他們建造出了首個單量子比特裡德伯門。為了做到這一點,需要造出單個離子的裡德伯相干激發。他們首先以囚禁於陷阱中的一個鍶離子開始,接著使用雷射將離子從低量子態激發到第一激發態,再將其激發到更高能的裡德伯態。

  實驗的關鍵之處在於,裡德伯態採用相干方式獲得,這對於建造多量子比特裡德伯門至關重要。研究人員將相干的裡德伯激發與量子操控方法相結合,展示了單量子比特裡德伯門。他們估計,可將這一單量子比特系統擴展到兩個量子比特的系統,未來還可以添加更多量子比特。

  除了潛在的升級優勢,基於囚禁的裡德伯離子而研製的量子計算機還擁有其他優勢,包括能更好地控制量子比特、門運算速度更快等,他們將進一步研究這些可能性。

  研究負責人傑拉德·希金斯表示:「接下來,我們將測量兩個裡德伯離子之間強烈的相互作用,並讓其發生糾纏,囚禁的裡德伯離子有潛力生成非常大的糾纏態。」

(責任編輯:何欣)

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