新技術可以簡化在未來的量子計算機信息處理

Published on February 24, 2011 at 3:39 AM

的國家標準與技術研究院(NIST)的物理學家們首次哄著兩個原子在不同的地點輪流搖動,來回交換的能量最​​小的可衡量的單位。

通過直接連接物理上分開的兩個原子的運動,這項技術有可能在未來的量子計算機和模擬的信息處理,以簡化。

NIST的物理學家使用此儀器哄兩個鈹離子(帶電原子),來回交換的能量最​​小的可衡量的單位,一種技術,可以簡化在量子計算機的信息處理。離子被困約 40微米除了以上在中心廣場的黃金芯片。該芯片是由銅外殼和金絲網,以防止產生靜電包圍。

2月23日由自然出版一文中所述,NIST的實驗引誘兩個鈹離子(帶電原子),輪流在電磁陷阱振動,單位的能源,或量子交換,這是量子力學的一個標誌。少一個量子交易來回在這些交流活動,標誌著離子“加上”或聯繫到一起。這些離子也表現在規模較大,日常世界的對象,因為它們是“諧振盪器”類似鐘擺和音叉一樣,重複,和提出議案。

能源量最小,你可能看不到“第一個離子搖動一點,另一種是不動,然後搖動的議案切換到其它離子之間的離子,解釋說:”第一作者肯頓布朗, NIST博士後研究員。 “我們還可以調整的耦合,從而影響如何快速交換能量和到什麼程度。我們可以打開和關閉的互動。”

實驗是由一種新的可能,一個層離子阱冷卻至零下269℃(零下452 ° F)與一個液態氦浴。離子,相距40微米,漂浮在表面的陷阱。在對比傳統的兩層陷阱,表面陷阱功能較小的電極,並可以定位離子緊密聯繫起來,從而實現更強的耦合。冷低溫抑制多餘的熱量可以扭曲離子行為。

用激光冷卻兩種離子,以減緩其運動的能量交換示威開始。一個離子進一步冷卻到一動不動的狀態,兩種對立的紫外線激光束。下一步的耦合作用是通過調整的陷阱電極電壓。在單獨的實驗報告在“自然”中,NIST的研究人員測定的離子交換幾個量子每155微秒的水平,並在單量子水平稍差能源,每218微秒。從理論上講,離子交換能量的過程是無限期,直到加熱破壞。 NIST的科學家在量子水平上觀察了兩個來回的交流。

NIST的科學家檢測和測量離子的活動,適用於不同的頻率振盪脈衝的陷阱,而紫外激光照亮這兩個離子和分析的散射光。每個離子都有其自身的特點的振動頻率;興奮時,議案,降低了激光吸收的光量。調光的散射光,告訴科學家離子是在一個特定的脈衝頻率振動。

要打開耦合相互作用,科學家們利用電極電壓調整兩個離子的頻率,輕推他們緊密聯繫起來。耦合是最接近的頻率時最強。成為掛鉤的議案,由於帶正電的離子的靜電相互作用,往往互相排斥。耦合聯營每個離子與兩個特徵頻率。

新的實驗類似 2009年相同的NIST的研究小組的示範糾纏一個量子連接粒子的振動離子對兩地分居的機械系統屬性分離的現象。然而,新的實驗耦合振盪器的議案比以前更直接,因此,可以簡化信息處理。在這種情況下,研究人員觀察到量子行為,但沒有驗證的糾纏。

在未來的量子計算機,它將使用,如離子的量子系統,以解決今天是棘手的問題,這項新技術可能是有用的。例如,量子計算機可以打破目前使用最廣泛的的數據加密代碼。直接耦合的離子在不同的地點可以簡化邏輯運算,有助於正確處理錯誤。該技術也是量子模擬的建議,這可能有助於解釋複雜的量子系統,如高溫超導體的機制的一個特點。

此外,示範也表明,類似的相互作用,可以用來連接不同類型的量子系統,如被困離子和光的粒子(光子),在未來的量子網絡傳輸的信息。例如,一個囚禁離子可以作為一個“量子變壓器”超導量子位(量子比特)和光子的量子比特之間。

來源: http://www.nist.gov/index.html

Last Update: 9. October 2011 22:32

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