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马里兰大学科研团队用不同离子实现的量子计算机节点

实验帮| 2017-7-20 15:06

多个离子形式实现的量子计算机中的节点美国马里兰大学的Chris Monroe及其同事公布了其正在研究的一个量子计算机节点,这一节点使用了两种不同的离子组成。该系统使用钡离子实现外部的信息交流,并通过光和镱离子实现 ...

多个离子形式实现的量子计算机中的节点

美国马里兰大学的Chris Monroe及其同事公布了其正在研究的一个量子计算机节点,这一节点使用了两种不同的离子组成。该系统使用钡离子实现外部的信息交流,并通过光和镱离子实现量子信息的存储。

势阱离子在量子计算机中有很大的应用前景,因为它们可以存储长时间的量子信息,也可以与光子相互作用,从而实现让光子充当量子信息的载体。一个实用的量子计算节点必须能够同时完成这两个任务,这是一个重大的挑战,因为非常善于存储信息的离子通常不适合与光子相互作用,反之亦然。

较长的相干时间

一种潜在的解决方案是使用两种不同类型的离子,一种用于存储,另一种用于通信,并在两种离子之间传输量子信息。现在,Monroe的团队已经实现了这一功能。镱离子被选为存储器,因为它可以存储约1.5秒的量子信息,这在量子计算定义语境下是一个很长的相干时间。这种离子也很有吸引力,因为它对用来操纵钡离子的光是不敏感的。

相反,量子信息只能储存在钡原子中约4毫秒,但这足够长,既可以通过光子与外界相互作用,也可以将量子信息传递给邻近的镱离子。

动态模式

通过光实现量子通信是通过被俘获的钡离子发射一个光子来证实的,然后又显示出离子和光子会纠缠在一起。研究小组还表明,量子信息可以在镱离子和钡离子之间实现转换,这一转换是通过两个过程实现的,这两种过程都是涉及到离子在陷阱中的耦合现象的。

研究小组发表在《物理评论快报》杂志上论文中说明,这一过程可以进一步改进,并在制造的芯片陷阱中实现,这可能最终构成实用的量子计算机的基础。

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