量子计算新突破:新发明使光量子比特在室温下保持稳定

2021年06月17日 17:09 次阅读 稿源:cnBeta.COM 条评论

哥本哈根大学的研究人员开发了一种新的技术,使光的量子比特在室温下保持稳定,而不是只能在-270度下工作。他们的发现节省了电力和资金,这是量子计算研究领域的一次突破。

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由于我们几乎所有的私人信息都被数字化了,我们找到保护我们的数据和我们自己不被黑客攻击的方法越来越重要。量子密码学是研究人员对这一问题的答案,更确切地说,是某种量子比特--由单光子组成:光的粒子。单个光子或光的量子比特,它们也被称为,是极难被黑客破解的。

然而,为了使这些光的量子比特稳定并正常工作,它们需要被储存在接近绝对零度的温度下--也就是零下270摄氏度--这需要大量的电力和资源。然而,在最近发表的一项研究中,来自哥本哈根大学的研究人员展示了一种在室温下存储这些量子比特的新方法,其时间比以前显示的长一百倍。

"我们已经为我们的存储芯片开发了一种特殊的涂层,帮助光的量子位在室温下时是相同和稳定的。此外,我们的新方法使我们能够将量子比特存储更长的时间,也就是毫秒而不是微秒--这在以前是不可能的。"尼尔斯-玻尔研究所的量子光学教授尤金-西蒙-波尔齐克说:"我们对此真的很兴奋。"

记忆芯片的特殊涂层使得存储光的量子比特变得更加容易,而不需要大冰柜,后者操作起来很麻烦,而且需要大量的电力。因此,新发明将更便宜,更符合未来工业的需求。

"在室温下存储这些量子比特的好处是,它不需要液态氦或复杂的激光系统进行冷却。另外,这是一项更简单的技术,可以更容易地在未来的量子互联网中实施。"参与该项目的UCPH-PhD的Karsten Dideriksen说。

通常情况下,较高的温度会扰乱每个光量子位的能量。"在我们的存储芯片中,数以千计的原子飞来飞去,发出的光子也被称为光量子比特。当原子受热时,它们开始加速移动,并相互碰撞以及与芯片的墙壁碰撞。这导致它们发射出相互之间非常不同的光子。但我们需要它们完全相同,以便在未来将它们用于安全通信,"Eugene Polzik解释说。

"这就是为什么我们开发了一种方法,用存储芯片内部的特殊涂层来保护原子存储器。该涂层由具有蜡状结构的石蜡组成,它通过软化原子的碰撞发挥作用,使发射的光子或量子相同且稳定。此外,我们还使用了特殊的过滤器,以确保只有相同的光子才能从存储芯片中提取出来"。

尽管这项新发现是量子研究的一个突破,但它仍然需要更多的工作。"现在我们以较低的速度产生光的量子--每秒一个光子,而冷却的系统可以在同样的时间内产生数百万个光子。但我们相信这项新技术有重要的优势,而且我们可以及时克服这一挑战,"Eugene总结道。

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