【更接近現實的混合量子比特】

江南布衣

【更接近現實的混合量子比特】

 

 

 

鑽石和微波腔

三個獨立的組物理學家已經取得了重要進展之間的信息交換量子微波電路和合奏的旋轉。

 

的突破可能導致混合量子比特，可以使你更容易制定切實可行的量子計算機。

 

這樣的設備，這是基於量子力學的概念，如糾纏可以在原則上，超越傳統的計算機上的某些任務。

 

理想的量子位，或量子比特，將有兩個重要的屬性。

 

其一是，它的價值可以方便地閱讀和書寫，以及其他的是，它的量子性質等外足夠長的時間來進行計算。

 

最強大的粒子往往是那些孤立於周圍的環境很好，因為這可以防止它們的量子性質惡化通過接觸與外界的喧囂。

 

但是，如果一個量子比特太孤立它變得非常難讀，寫的量子比特，渲染它在實際無用的量子計算機。

 

 

兩全其美

解決這個難題的方法之一是建立了兩個量子比特的物理實體 - 一個是強大的，另一個是很容易交互。

 

建立這樣的挑戰是要知道如何混合量子比特的量子信息傳遞之間的兩個組成部分。

 

這個問題是新的研究課題，它著眼於如何夫婦任何一方的自旋電子或原子核（可保留量子信息相對長期）與超導量子位（這是容易控制使用電和微波脈衝）。

 

領導的一個小組在耶魯大學羅伯特Schoelkopf在美國超導微波諧振腔，加上對電子自旋的兩種晶體內隔離-紅寶石和鑽石-低濃度的磁性雜質。

 

第二支車隊-丹尼爾Esteve率領在法國原子能委員會（CEA）在薩克萊，近巴黎-也做了同樣利用鑽石具有不同類型的雜質。

 

這兩項研究都涉及到一個相對耦合大量的電子自旋（約1012 耶魯大學），以提高自旋之間的相互作用的強度和微波爐。

 

 

來回翻轉

該小組取得的耦合通過將超導晶體細小旁邊的共鳴腔在特定的微波頻率。

 

在每一種情況下，磁場應用於樣品，其中對齊，並設置旋轉翻轉所需的能量，自旋的方向。

 

當這個能量匹配的微波能量，在腔，旋轉可以來回翻轉在所謂的拉比振盪。

 

這一過程涉及的光子之間的交流和腔體旋轉，可提供一個機制，量子信息交換樂團之間的超導量子比特旋轉和一個連接到微波線路。

 

根據耶魯大學的大衛舒斯特，一個數字的比特可以存儲在這樣一個樂團的編碼信息，自旋量子態的不同階段。

 

 

核自旋，甚至更好

同時，在牛津大學在英國，安德魯布里格斯和一個國際研究小組的同事（包括耶魯大學的舒斯特和Schoelkopf）顯示，一個數字微波模式的不同，可同時存放在一個旋轉合奏。

 

這個小組還提出了一個量子信息傳輸方式從電子自旋樂團合奏的一個核自旋。

 

大核自旋優勢是，他們更加孤立於電子的自旋，因此可以儲存量子信息幾秒鐘，然後被轉移到超導量子比特。

 

牛津小組研究了電子自旋的氮原子一個原子的碳富勒烯籠，並在矽晶體摻雜磷原子。

 

該小組首先編碼多達 100種不同的多光子激發他們採用電子自旋合奏短脈衝磁場的旋轉。

 

他們還能夠檢索激發。

 

雖然牛津組沒有量子信息存儲或檢索從單一的微波光子 - 這將需要在量子計算機 - 工作表明，這的確應該是可能的。

 

 

超精細相互作用

布里格斯和同事們能夠傳輸的編碼由電子自旋激發該材料的核自旋，然後回來。

 

這是通過利用“超精細”核自旋之間的相互作用和自旋電子的。

 

雖然三組取得了重要進展創造混合粒子，物理學家還必須解決如何將信息存儲在一個由單光子自旋合奏，以及如何連接微波自旋系統，超導量子比特。

 

“讓所有這些事情發生在同一時間的目標是本研究領域向前邁進，”解釋舒斯特。

 

 

關於作者

麥約翰斯頓 是編輯， physicsworld.com

 

引用：http://physicsworld.com/cws/article/news/44007