近日，美國桑迪亞國家實(shí)驗室和哈佛大學(xué)科學(xué)家首次研發(fā)出一種新型“量子橋”技術(shù)，該技術(shù)可以將大量微型的量子計算機連接起來(lái)。研究人員認為，這一成果將推動(dòng)量子計算的更快發(fā)展與實(shí)際應用，也將有助于研制更為強大的人工智能系統。

據國外媒體報道，比傳統計算機運算速度快1億倍的微型量子計算機已經(jīng)面世。但是，一直以來(lái)困擾科學(xué)家的一個(gè)難題就是，如何將這些微型系統以合理適用的大小投入到人工智能等應用領(lǐng)域。近日，美國桑迪亞國家實(shí)驗室和哈佛大學(xué)科學(xué)家首次研發(fā)出一種新型“量子橋”技術(shù)，該技術(shù)可以將大量微型的量子計算機連接起來(lái)。研究人員認為，這一成果將推動(dòng)量子計算的更快發(fā)展與實(shí)際應用，也將有助于研制更為強大的人工智能系統。

布洛赫球：量子計算的原理通常用“布洛赫球”來(lái)進(jìn)行形象的解釋。傳統計算機的運行狀態(tài)只能位于球體的兩極之一，即“1”或“0”的狀態(tài)；而在量子計算機中，其運行狀態(tài)可能位于布洛赫球面的任何一個(gè)位置。

量子計算技術(shù)就是利用亞原子粒子一種特別的屬性，即在任何時(shí)候都以不止一種狀態(tài)存在。在傳統的計算機中，數據以?xún)煞N狀態(tài)來(lái)表示，即二進(jìn)制位“1”或“0”。但是，量子計算機采用的是量子位。量子計算機中的計算過(guò)程就是量子位相交互的過(guò)程，因此一臺量子計算機的功能需要許多量子位支持。

量子計算機之所以很難制造，原因在于到目前為止科學(xué)家們仍然未能找到一種簡(jiǎn)單的方式來(lái)控制復雜的量子位系統。美國桑迪亞國家實(shí)驗室科學(xué)家現在研發(fā)了一種新型“量子橋”技術(shù)。研究人員聲稱(chēng)，他們并不像以往那樣只建造一臺大型量子計算機，而是通過(guò)量子橋新技術(shù)將大量的微型量子計算機連接起來(lái)，從而來(lái)解決量子位系統的控制難題。研究項目負責人、美國桑迪亞國家實(shí)驗室科學(xué)家萊安-卡馬喬表示，“人們已經(jīng)制造出微型的量子計算機。也許首個(gè)最實(shí)用的量子計算系統，并不是一臺獨立的大型量子計算機，而是一組連接在一起的微型量子計算機?！?/p>

新型量子橋技術(shù)是通過(guò)向鉆石中添加雜質(zhì)實(shí)現的。在實(shí)驗中，桑迪亞國家實(shí)驗室和哈佛大學(xué)科學(xué)家采用了聚焦離子束和離子注入機，它們負責將一個(gè)個(gè)單個(gè)離子注入到一塊鉆石底物的特定位置。然后，研究人員利用一個(gè)硅原子替代鉆石中的一個(gè)碳原子，從而導致該硅原子周?chē)奶荚印疤与x”。這樣，硅原子周?chē)蜁?huì )空出許多空間。通過(guò)這種方式，物質(zhì)看起來(lái)是以固態(tài)形式存在，但它們的行為屬性就好像氣態(tài)物質(zhì)一樣。

卡馬喬介紹說(shuō)，“我們所做的工作就是根據我們的需求精確地植入硅原子。我們可以植入到成千上萬(wàn)個(gè)位置，從而產(chǎn)生可用的量子設備。在此之前，研究人員不得不在一塊數微米大的鉆石底物中搜尋大約1000個(gè)隨機出現的非碳原子，其輻射強度要強大到足以達到單個(gè)光子的水平才有用?！碑敼柙颖恢踩氲姐@石底物時(shí)，負責激光生成的光子將硅電子碰撞到一種更高的能量狀態(tài)。然后，電子將回到較低的能量狀態(tài)，因為所有事物都在追求一種盡可能最低的能量水平。當上述過(guò)程發(fā)生時(shí)，它們就會(huì )通過(guò)不同的頻率、強度和偏振發(fā)射出攜帶信息的光量子?！霸诖隧椦芯恐?，哈佛大學(xué)科學(xué)家主要負責進(jìn)行相關(guān)實(shí)驗，以及操作光學(xué)和量子設施。我們主要負責設備制造，以及尋找一種更為靈巧的方式來(lái)計算究竟需要植入到鉆石底物中的離子數量?！?/p>

摘自 機器人網(wǎng)