通过孔洞组成的Qubits 科学家可打造更快更大的量子计算机

2021年04月21日 09:16 次阅读 稿源:cnBeta.COM 条评论

一项新的研究表明,解决运算速度/相干性权衡的潜在方法之一就是将 qubits 的规模扩大到 mini-quantum 计算机。相比较目前主流的“经典”计算机,量子计算机更加强大,也更加实用。

制造 qubits 的一种方法就是利用电子的“自旋”(spin),它可以指向上方或下方。为了使量子计算机尽可能地快速和省电,通常情况下科学家希望只用电场来操作它们,而电场是用普通的电极施加的。

尽管自旋通常不会与电场“对话”,但在一些材料中,自旋可以与电场间接互动,而这些材料是目前量子计算中最热门的一些研究对象。使得自旋能够与电场对话的相互作用被称为自旋-轨道相互作用(spin-orbit interaction),并且可以一直追溯到爱因斯坦的相对论。

量子计算研究人员的担心是,当这种相互作用很强时,任何操作速度的提高都会被相干性的损失所抵消。来自新南威尔士大学,领导理论路线图研究的 A/Prof Dimi Culcer 表示:“如果电子开始与我们在实验室中应用的电场对话,这意味着它们也暴露在任何材料中存在的不需要的、波动的电场中(一般称为"噪声"),这些电子的脆弱的量子信息将被破坏。但我们的研究表明这种担心是没有必要的”。

他表示:“我们的理论研究表明,通过使用包含孔洞的可以达到一个解决方案,孔洞可以被认为是没有电子,表现得像带正电的电子”。通过这种方式,可以使量子比特对源于固体背景的电荷波动更加澎湃。

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