[08-16] 未来电脑：光控电子制造的超快量子计算机

ˋ.尐寶貝ベ

斯坦福大学的Susan Clark、Kai-Mei Fu、Thaddeus Ladd、Yoshihisa Yamamoto等四位研究人员，将他们关于量子计算机的研究成果发表在了最新一期的《Physical Review Letters（物理评论快报）》上。
  “    我们仍然不知道量子计算机最终将会是个什么样子，”Ladd说“大尺度量子计算距离实际应用还有很长的路要走，也许还将采用更多没有想象出来的新主意。这篇论文就是想依据现有的理论探索一种物理实现方法，并且预测量子计算机的速度。”
       在单一半导体芯片上，研究人员集成了快速单位旋（fast single-bit rotations）和快速双量子位门（fast two-qubit gates），这两个部分都是光控的。在量子计算中，电子自旋（electron spins）的方向和相位可以表示位状态，同时门（gates）可以负责处理数据输入和输出的可逆操作。
  这个半导体芯片只有平方毫米大小，由腔洞环在一起组成，这种结构被称为loop-qubus（量子总线环）。每一个腔洞内都有一个量子点，也就是在一小片半导体内包含一个电子。通过把激光脉冲集中到某一单个量子点上，这使得电子自旋开始旋转，改变该位的状态。
　　整个架构是基于使用相位门来结合非本地自旋。光脉冲可以提供一种方法来结合远距离的电子自旋或者量子位，于是一个量子位的相位可以由另一个量子位的相位来决定。当两个结合的时候，量子位的自旋状态就形成量子总线qu-bus，这就是双量子位门的基础。
      量子计算机的执行速度取决于其自身的十种信号，这可以有很多中的表现形式。在光控方案当中，可以由一束激光提供整个系统时钟速度。Ladd解释说，对于量子计算机而言并没有什么太多速度上的限制。
      在量子计算当中，位的状态是0还是1已经不是唯一的关键了，同样重要的还有位的相位。Ladd解释说，在我们的方案中，我们控制量子位相位的速度，取决于磁场。提升磁场强度能够既是的提升任何一个单量子位相位变化的速度，并且最终决定了我们究竟能够以多快的速度控制量子位。在这篇论文当中，我们给出的极限是大约100GHz，这需要非常高的磁场才醒，也许会用到超导磁铁。
      另一个速度限制来源于一个量子位转变相位所需的时间，这跟脉冲有关，它比每一个光学腔洞内进出的光要慢，使得整个速度降低到10GHz左右。最终，随着计算机越来越大，光在整个系统中传播的时间也越来越长，这进一步限制了速度，也许会把量子位的速度降低到几GHz的水平，就像是普通的电脑一样。
      这还不够，相对于普通的电脑来说，量子计算机需要的纠错机制非常严格。Clark进一步的解释了量子计算机计算速度的复杂性：这里使用的纠错技术相当复杂，需要许多量子位和量子位操作。这会进一步的把整体的运算速度降低，一般的纠错技术有可能会降低1-10MHz的运算速度。
      Clark说，在制造量子计算机的道路上还有很多的路要走，一个完整的规模化设备也许还需要几年的时间才能完成。

Decodeco20

你又成电脑高手拉？？？？！！！！

ＪＯＫＹ

偶们的电脑高手

宝贝

嘿嘿

邓羊

跟我们无关，闪人