物理学家创建和控制基于光子的大量子力学系统

作者:铁欹绝

耶鲁大学的一项新研究表明,科学家可以创建和控制基于光子的大量子力学系统,这表明它们可能能够扩展光子在量子信息系统中的作用。根据耶鲁大学科学家的最新研究,光可能在量子计算的未来发挥更大,更多功能的作用。一支由耶鲁大学物理学家组成的团队哄骗了前所未有的光粒子或光子,以机械方式表现,或同时承担多个状态,如“活着”和“死亡”。在这种情况下,光线在被困微波光子的形式。控制更多光子 - 在这种情况下超过100 - 提高了这种光的状态可能发挥几个量子比特(量子比特)的一部分的可能性,这些量子比特通常在量子计算机中找到。这有可能最大限度地减少建造物理规模和成本。量子计算机是一种仍处于萌芽状态的技术,它将成为一种超快工具,其信息处理速度比当今最复杂的计算机快得多。 “科学家们不断努力克服创造,控制和测量大量子力学系统的巨大工程挑战,”耶鲁大学研究生,9月27日发表在“科学”杂志上的一篇论文的主要作者Brian Vlastakis说。 “掌握这些挑战对于开发量子计算机是必要的。该实验表明,我们可以创建和控制基于光子的大量子力学系统。它还表明我们可能能够扩展光子在量子信息系统中的作用。“耶鲁实验中产生的光子态模仿了隐喻的”薛定谔猫“,它描述了我们每天遇到的物体应该表现出的反直觉。量子力学的奇怪行为 - 例如,一个可以同时存活和死亡的家猫。在当前的量子计算模型中,科学家通常描述由许多称为量子位的人工量子组件构建的系统。光子是在量子比特之间传递信息的好工具,但由于难以控制它们,它们作为量子比特的能力是有限的。由Sterling应用物理和物理教授Robert Schoelkopf领导的这项新研究表明,在单个量子比特的帮助下,可以控制大量光子。这表明光子集合可能很快发挥许多量子比特的作用,可能最大限度地降低量子计算设备的成本和规模。研究人员表示,由于仍然难以实现许多量子比特的系统,因此所需部件数量的任何节省都可能很大。 “就在几年前,对这么大的系统实现这种程度的控制似乎不太可行,”Schoelkopf说。 “通过这些结果,我们开始考虑实现未来量子计算机所需功能的新方法。”Scholelkopf,Vlastakis和他们的团队使用超导材料将微波光子存储在低温工作的谐振腔内,然后他们控制使用单个制造的量子比特和计算机控制的电子脉冲。它们产生了超过100个光子的量子态,比其他实验中产生的10或20个显着增加。该论文的标题是“使用100光子Schroedinger猫状态确定性地编码量子信息。”共同作者是Gerhard Kirchmair,Zaki Leghtas,Simon E. Nigg,Luigi Frunzio,S.M。 Girvin,Mazyar Mirrahimi和M.H. Devoret。国家科学基金会,情报高级研究项目活动和陆军研究办公室为该研究提供了支持。出版物:Brian Vlastakis,“使用100-PhotonSchrödingerCatStates确定性地编码量子信息”,Science,2013; DOI:10.1126 / science.1243289来源:耶鲁大学Eric Gershon图片:....

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