量子计算的一个关键方面是你以前可能没有想到的。它们被称为“量子非破坏测量”,指的是观察某些量子态而不在此过程中破坏它们。
如果我们想组装一台功能正常的量子计算机,在进行计算时不让它每秒都崩溃显然会有所帮助。现在,科学家们描述了一种记录量子非破坏性测量的新技术,该技术具有很大的前景。
在这种情况下,研究涉及机械量子系统——在量子计算方面相对较大的物体,但对我们来说却非常小。它们使用机械运动(例如振动)来处理必要的量子魔法,它们也可以与其他量子系统结合使用。
研究人员在他们发表的论文中写道:“我们的研究结果为使用机械系统执行更复杂的量子算法打开了大门,例如量子纠错和多模式操作 。 ”
出于这项研究的目的,该团队将一条薄薄的蓝宝石放在一起,厚度不到半毫米。一个薄的 压电换能器 被用来激发声波,移动能量单位,如光子,理论上可以通过量子计算过程。从技术上讲,这个设备被称为声学谐振器。
这是设置的部分。为了进行测量,声谐振器与 超导量子位相结合 ——这些基本的量子计算机构建块可以同时保存 1 和 0 值,谷歌和 IBM 等公司已经在其上构建了基本的量子计算机。
通过使超导量子比特的状态取决于声谐振器中的光子数量,科学家们可以在不与它们实际相互作用或传递任何能量的情况下读取该数量的光子。
他们将其描述为类似于演奏特雷门琴,这是一种无需触摸即可发出声音的奇怪乐器。
将等效的量子计算放在一起并非易事:量子状态通常非常短暂,而这项技术的部分创新是这些状态被提取更长时间的方式。该团队部分通过材料的选择和部分通过提供电磁屏蔽的超导铝腔来做到这一点。
在进一步的实验中,他们设法提取了所谓的机械量子系统的“奇偶测量”。
奇偶校验对各种量子技术至关重要,尤其是在纠正系统错误时——如果计算机经常出错,任何计算机都无法正常运行。
研究人员写道:“通过将机械谐振器与超导电路连接起来,电路量子声动力学可以为操纵和测量运动量子态提供各种重要工具 。 ”
就量子物理学而言,这都是非常高水平的,但的是,这是一项技术向前迈出的重要一步,终可能为未来的量子计算机奠定基础,特别是在结合不同类型的系统方面一起。
诸如本研究中描述的混合量子比特谐振器设备可能提供两个不同研究领域中的:超导量子比特的计算能力和机械系统的稳定性。现在科学家们已经证明可以以非破坏性的方式从这种设备中提取信息。
还有很多工作要做——一旦测量状态的任务得到完善和完成,这些状态就需要被利用和操纵才能发挥作用——但 量子计算系统的巨大潜力 可能刚刚被带到了另一个阶段更近。
研究人员写道:“在这里,我们展示了对非经典机械状态的声子数分布和奇偶校验的直接测量 。 ”
“这些测量是构建声学量子存储器和处理器的一些基本组成部分?!?/span>