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英物理學家“馴服”薛定諤貓

  • 發佈時間:2015-01-21 01:30:36  來源:科技日報  作者:佚名  責任編輯:羅伯特

  科技日報訊 (記者華淩)在尋求開發新一代具有革新能力並可解決很多問題的電腦時,英國薩塞克斯大學物理學家使用基於囚禁離子和微波輻射的新技術,能夠創建和完全控制一個薛定諤貓態的離子,這一成果超越了基礎科學,將向實現創建大型微波量子電腦邁出重要一步。該研究成果發表在最新一期的《物理評論A》上。

  量子力學奇怪和神秘的性質往往是通過一個著名實驗來説明,即稱為薛定諤貓,這是奧地利物理學者埃爾溫·薛定諤于1935年提出的一個思想實驗。通過這一實驗,薛定諤指出了應用量子力學的哥本哈根詮釋于宏觀物體會産生的嚴峻問題,以及這問題與物理常識之間的矛盾。在這個實驗裏,由於先前發生事件的隨機性質,貓會處於生存與死亡的疊加態。而根據退相干理論,貓不可能永遠處於這種疊加態,由於環境的影響,很快會産生退相干效應,貓改而處於生存或死亡的狀態,因此,一般而言絕對無法觀察到生存與死亡的疊加態。迄今為止,物理學家只能精心製備出一些介觀物體的疊加態。

  據物理學家組織網1月20日(北京時間)報道,新研究使用基於囚禁離子(帶電原子)和微波輻射的新技術,設法創建了一種特殊類型的“薛定諤貓”,可像原來的薛定諤貓一樣,通過創建“量子糾纏”讓這些離子同時以兩種狀態存在。基於“量子物理”的理論,囚禁離子將引領構建一種新型電腦,能夠以前所未有的速度解決某些問題。

  量子糾纏是讓未來的量子電腦傳遞資訊以及執行錯誤校正的主要方法,而微波技術,即傳遞由手機收發信號的技術,是成熟的半導體技術。通常,量子糾纏需要用較大型、較昂貴的鐳射驅動,並且,為了能夠與大量所需離子編碼出有用的數據,數以百萬計的穩定光束必須保持一致。而用微波輻射代替鐳射操作所有的量子,將使得建造量子電腦更為容易,就像在一個標準廚房的微波,其輻射易於大面積擴散。

  新研究採用微波輻射代替鐳射,能夠創建和完全控制一個薛定諤貓態的離子,向實現構建大型微波量子電腦邁出重要一步。

  該研究團隊的帶頭人溫弗裏德説:“創建大型量子電腦仍然是一個重大挑戰,這一成果表明我們正朝著大有潛力改變人們生活的新技術方向實現超越。”

  研究人員説,過去兩年來,基於這種技術的微波,他們大大簡化了建立一個量子電腦所需的工程。這一成果將開闢實現新量子技術的一系列機會。

  總編輯圈點

  量子電腦跟普通電腦的根本不同,就在於多了一個“不死不活,不正不負,不零不一”的糾結態。理論上所有電磁波都是光子組成,因此都能表現這種糾結態,但技術上還得一步步來。之前物理實驗依靠的是鐳射,能應用微波,説明科學家操控量子糾纏的技法更精妙了。微波、鐳射、可見光的方向既然都已開闢出來,就看哪個小分隊能抄近道直奔華山之巔了。

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