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美科学家在量子计算机领域获新突破

已有 2583 次阅读 2009-11-20 22:50 |个人分类:生活点滴|系统分类:博客资讯

新华网洛杉矶4月25日电(记者陈勇)美国俄亥俄州立大学研究人员25日说,他们成功地使相干激光在玻璃芯片上构成了一个个“原子陷阱”,理论上每个“原子陷阱”能捕捉一个气态铷原子。研究人员说,这一进展向将来设计建造量子计算机前进了一大步。

    俄亥俄州立大学副教授格雷格·拉菲亚蒂斯等人在《物理评论A》杂志上发

表论文说,当前制造量子计算机的一个思路是首先将原子捕捉住,这样就能通过激光操作来读写量子状态。其他研究人员在实现这一思路时,都试图用自由空间的一个封闭“笼子”来捕捉原子,但目前在实践上要操作“笼子”中的原子有一定困难。

 拉菲亚蒂斯等人通过另一种方式来捕捉原子。他们用两束相干激光在一块玻璃芯片的表面涂层内纵横相交,由于光的相干作用,芯片上形成肉眼看不到的激光的波峰和波谷,犹如一个个“鸡蛋格”,“鸡蛋格”的最中央是一个大小相当于原子、被电场包围的空洞。研究人员说,每个空洞可以捕捉住一个铷原子,然后用单束的激光就可以操纵原子,实现量子计算。

    这一设计与目前激光唱片存储数据的方式非常相似。拉菲亚蒂斯说,用平面芯片上的激光“陷阱”捕捉原子比用空间中的“笼子”更具有可操作性。他们已经制造出了这样的芯片,并使用磁场成功地使10亿个铷原子形成豌豆大小的原子云。目前,他们正试图操作原子云运动到芯片上方,理论上,当铷原子云到达芯片上方时就会自动落入“激光陷阱”。

    传统计算机是通过二进制位“0”和“1”来表示信息,一个字节要么是“0”,要么是“1”,而如果用量子状态表示信息,一个量子位就可以表达两者兼有的状态。按照这一构思,量子计算机的信息处理和存储能力比目前的计算机将有质的飞跃。据研究人员估计,要实现目前最新型计算机的功能,只需要1000个量子位,因此量子计算机成为当前的研究热点。

    拉菲亚蒂斯等人说,如果他们的设计成功,将极大地推动量子计算机的设计制造,但真正应用到实际中将至少是2年之后的事情了。

 



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