科学家们展示了一种灵活的量子处理器,配备可调节的量子比特,制造和使用都很简便
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新量子架构:半导体与原子方法的灵活集成
荷兰科学家,包括代尔夫特理工大学(Delft University of Technology)和QuTech公司的员工,联合英特尔提出了一种创新的量子计算方案。其核心是将两种传统技术相结合:基于半导体的自旋比特与原子/离子系统。
为什么重要
* 大规模生产——半导体芯片易于扩展,但它们的“可编程性”限制了算法的灵活性。
* 灵活性和移动性——原子和离子比特可以用激光镊子移动,从而自由形成任意连接并快速更改错误校正方案。
这一新思路融合了两种世界的优势:半导体的紧凑与集成,以及像原子系统那样动态移动比特的能力。
工作原理
1. 量子点——保持单个电子的小结构。该电子的自旋充当比特。
2. 移动——而不是停留在一个位置,电子通过电信号沿量子点链移动。这类似于离子阱中原子的迁移。
3. 相互作用——两个比特靠近时,它们的波函数重叠,执行两比特操作(如纠缠)。操作后它们返回初始位置。
实验结果
* 在六个量子点的线性阵列中,两比特门的精度超过 99 %。
* 演示了约 87 %的量子态传送精度。
* 移动比特时未观察到显著的相干损失。
架构
* 存储区——固定位置,供比特“等待”操作。
* 运输路径——电子在存储区之间移动的路线。
* 相互作用区——专门区域,两比特可交互并执行逻辑门。
该结构允许在芯片制造后根据所选错误校正方案或算法更改比特间连接,提供传统工厂芯片无法实现的灵活性。
结论
提出的系统将半导体量子点的大规模生产简易性与原子比特的移动性和适应性相结合。这为更灵活、更可扩展的量子计算机铺平了道路,使算法可以“即时”改变,而不仅仅是预先编程。
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