一个合理的想法迈向量子计算的一步

发布时间：2020-04-23 12:58:22 【来源：】

筑波大学的一个小组研究了一种使用超短激光脉冲在硅晶体内部产生相干晶格波的新工艺。使用理论计算与匹兹堡大学获得的实验结果相结合，他们能够证明相干振动信号可以在样品内部保持。这项研究可能会导致基于现有硅设备的量子计算机能够快速执行任务，即使是现在最快的超级计算机也无法做到。

从家用PC到企业服务器，计算机已成为我们日常生活的重要组成部分，其功能正以惊人的速度持续增长。但是，经典计算机迫在眉睫，存在两个大问题。首先是一个基本限制，即一个处理器可以装多少个晶体管。最终，如果我们要继续增加其处理能力，将需要一种全新的方法。第二点是，即使是功能最强大的计算机也遇到了某些重要问题，例如使您的信用卡号在互联网上保持安全的加密算法，或者优化包裹运送路线。

解决这两个问题的方法可能是量子计算机，它利用控制非常小的长度尺度(例如原子和电子)的物理规则。在量子状态下，电子比台球更像波，其位置被“抹除”而不是确定的。另外，各种组件可能会纠缠在一起，从而使得每个组件的属性都无法完全参照另一个组件进行描述。一个有效的量子计算机必须将这些纠缠态的相干保持足够长的时间来执行计算。

在当前的研究中，筑波大学和匹兹堡大学RK梅隆大学物理学与天文学系主任Hrvoje Petek的团队使用非常短的激光脉冲激发硅晶体内部的电子。第一作者Yohei Watanabe博士解释说：“将现有的硅用于量子计算将使向量子计算机的过渡变得更加容易。”高能电子产生硅结构的相干振动，从而电子和硅原子的运动发生纠缠。然后，在可变的延迟时间之后，使用第二个激光脉冲探测系统的状态。

基于他们的理论模型，科学家们能够解释所产生的电荷中的振荡与延迟时间的关系。执行该实验的资深作者Muneaki Hase教授说：“该实验揭示了控制相干振动的潜在量子力学效应。”“通过这种方式，该项目代表了向可负担的消费者量子计算机迈出的第一步。