重大突破！全球首個量子計算機橋誕生

本文作者：劉子榆

2016-10-18 11:23

導(dǎo)語：世界上第一架量子計算機橋誕生，由美國桑迪亞國家實驗室（Sandia National Laboratories）聯(lián)手哈佛大學(xué)推出。

重大突破！全球首個量子計算機橋誕生

（圖源：engineering）

2001 年，IBM 發(fā)表文章稱“在未來的幾十年里，量子計算機很可能會走出科幻小說和科研實驗室，投入實際應(yīng)用。” 2011 年 5 月 11 日，加拿大的 D-Wave 公司發(fā)布了一款號稱“全球首臺商用型量子計算機”的計算設(shè)備“D-Wave One”。

量子計算正在以驚人的速度發(fā)展著。

雖然現(xiàn)在已經(jīng)有研究人員建立了小型的量子計算機，但是業(yè)界推測，第一臺實用性的量子計算機可能不是大型的單個計算機，而是由許多小型機連在一起的量子計算機群。

據(jù)國外媒體 Engineering 等報道，近日，用于連接小型量子計算機的全球首個量子計算機橋已經(jīng)誕生，由美國桑迪亞國家實驗室（Sandia National Laboratories）聯(lián)手哈佛大學(xué)推出。通過在金剛石基體中強力嵌入兩個硅原子，研究人員首次展示了用于建立一架連接量子計算機的一個單一芯片所需要的所有部件。相關(guān)論文發(fā)表在最新的《 Science 》雜志上。

研究團隊在實驗中用到了濃縮離子束注入機（focused ion beam implanter），以便保證金剛石基體上的單離子爆破在精確位置。

在操作過程中，由于硅原子兩側(cè)的兩個碳原子的空間不足，碳原子無法逃離。之后，剩下的硅原子占據(jù)了更大的空間，并通過鄰近的非導(dǎo)電空位來緩沖雜散電流。這些硅原子雖然位于固體中，但它們的表現(xiàn)就如同在氣體中漂浮一般。因此，它們的電子對量子刺激的反應(yīng)不會受到其它物質(zhì)的影響。

量子關(guān)聯(lián)（quantum correlation）允許網(wǎng)絡(luò)中的所有原子以類似于單個原子的方式發(fā)揮作用。通過利用在量子橋或網(wǎng)絡(luò)上分配的量子數(shù)據(jù)陣列，這一研究有望實現(xiàn)新型的量子感測（quantum sensing）。

“我們可以通過這種方法將硅原子準確地放進我們想要的位置點上，”Sandia 國家實驗室研究人員 Camacho 表示，“我們創(chuàng)造出數(shù)千個注入點，從而產(chǎn)生出能夠工作的量子設(shè)備。由于我們將原子很好地注入在金剛石基板的表面之下，并將它們就地退火。在這之前，研究團隊必須在幾微米的金剛石基板上，從大約 1000 個隨機出現(xiàn)的缺陷中搜到發(fā)射原子（emitter atoms），這是非常復(fù)雜費事的。”

一旦這些硅原子被放置到金剛石基板上，激光產(chǎn)生的光子就會碰撞出硅電子，進入下一個更高的原子能狀態(tài)。當電子返回到較低的能量狀態(tài)時，因為所有的原子都在尋求盡可能低的能量水平，它們就會發(fā)射出依據(jù)頻率、密度和波的偏振來量化的，并且攜帶信息的光子。

“這太酷了！”Camacho 說道。《科學(xué)》雜志也這樣認為，“這對量子計算機的未來是意義重大的一步。”

Via engineering