2019-08-01 22:38:02
用于未来计算机的颗粒状铝

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基于量子力学原理的计算机可以特别有效地解决某些任务。它们的信息载体,即所谓的量子比特,不仅具有值“0”和“1”,而且还在其间的状态,称为叠加状态。但是,保持这种状态是困难的。卡尔斯鲁厄理工学院(KIT)的科学家现在已经使用粒状铝(绰号grAl)进行量子比特,并且已经证明这种超导材料具有克服先前量子硬件限制的巨大潜力。研究人员在“自然材料”杂志上报道。

量子计算机被认为是未来的计算机。原则上,与现有的经典计算机相比,您可以更快地处理大量数据。虽然经典计算机一次只执行一步,但量子计算机可以被视为在所谓的量子并行中并行采取许多步骤。量子计算机的信息载体是量子比特,简称量子比特。对于量子位,不仅状态“0”和“1”是相关的,而且它们之间的状态是状态的量子力学叠加。它们的处理是根据量子力学原理完成的,例如纠缠,它保持量子位状态与任意长距离之间的即时相关性。

物理学家(PHI)和KIT研究所动力学电感量子系统研究小组负责人物理学家Ioan Pop博士解释说:“产生足够小且可以快速切换以进行量子计算的量子比特是一个巨大的挑战。”纳米技术(INT)。有希望的选择是超导电路。超导体是在极低温度下没有电阻的材料,因此它们可以无损耗地导电。这对于保持量子状态和平滑互连量子位是至关重要的,从而产生更高的计算能力。 IBM,英特尔,微软和谷歌等大公司正在努力扩大超导量子处理器的规模。

然而,一个主要困难是维持量子态。与环境的相互作用可导致量子态的衰减,即所谓的退相干。使用的量子比特越多,保持一致性就越困难。 KIT的PHI,INT和IPE以及莫斯科国立研究和技术大学MISIS的研究人员现在首次使用粒状铝作为高相干量子位的超导材料。正如科学家在“自然材料”杂志上报道的那样,他们测量了grAl fluxonium量子比特,其相干时间高达30微秒 - 这是量子比特可以保持在“0”和“1”之间状态的时间。这个时间可能听起来很短,但与量子比特操作所需的典型0.01微秒时间相比实际上是令人鼓舞的。 “我们的研究结果表明,粒状铝可以为一类新的复杂量子比特设计开辟研究途径,并有助于克服量子计算的当前局限,”KIT的Ioan Pop博士解释道。

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