英物理學家“馴服”薛定諤貓

向創(chuàng)建大型微波量子計算機邁出重要一步

科技日報訊 （記者華凌）在尋求開發(fā)新一代具有革新能力并可解決很多問題的計算機時，英國薩塞克斯大學物理學家使用基于囚禁離子和微波輻射的新技術，能夠創(chuàng)建和完全控制一個薛定諤貓態(tài)的離子，這一成果超越了基礎科學，將向實現(xiàn)創(chuàng)建大型微波量子計算機邁出重要一步。該研究成果發(fā)表在最新一期的《物理評論A》上。

量子力學奇怪和神秘的性質往往是通過一個著名實驗來說明，即稱為薛定諤貓，這是奧地利物理學者埃爾溫·薛定諤于1935年提出的一個思想實驗。通過這一實驗，薛定諤指出了應用量子力學的哥本哈根詮釋于宏觀物體會產(chǎn)生的嚴峻問題，以及這問題與物理常識之間的矛盾。在這個實驗里，由于先前發(fā)生事件的隨機性質，貓會處于生存與死亡的疊加態(tài)。而根據(jù)退相干理論，貓不可能永遠處于這種疊加態(tài)，由于環(huán)境的影響，很快會產(chǎn)生退相干效應，貓改而處于生存或死亡的狀態(tài)，因此，一般而言絕對無法觀察到生存與死亡的疊加態(tài)。迄今為止，物理學家只能精心制備出一些介觀物體的疊加態(tài)。

據(jù)物理學家組織網(wǎng)1月20日（北京時間）報道，新研究使用基于囚禁離子（帶電原子）和微波輻射的新技術，設法創(chuàng)建了一種特殊類型的“薛定諤貓”，可像原來的薛定諤貓一樣，通過創(chuàng)建“量子糾纏”讓這些離子同時以兩種狀態(tài)存在。基于“量子物理”的理論，囚禁離子將引領構建一種新型計算機，能夠以前所未有的速度解決某些問題。

量子糾纏是讓未來的量子計算機傳遞資訊以及執(zhí)行錯誤校正的主要方法，而微波技術，即傳遞由手機收發(fā)信號的技術，是成熟的半導體技術。通常，量子糾纏需要用較大型、較昂貴的激光驅動，并且，為了能夠與大量所需離子編碼出有用的數(shù)據(jù)，數(shù)以百萬計的穩(wěn)定光束必須保持一致。而用微波輻射代替激光操作所有的量子，將使得建造量子計算機更為容易，就像在一個標準廚房的微波，其輻射易于大面積擴散。

新研究采用微波輻射代替激光，能夠創(chuàng)建和完全控制一個薛定諤貓態(tài)的離子，向實現(xiàn)構建大型微波量子計算機邁出重要一步。

該研究團隊的帶頭人溫弗里德說：“創(chuàng)建大型量子計算機仍然是一個重大挑戰(zhàn)，這一成果表明我們正朝著大有潛力改變人們生活的新技術方向實現(xiàn)超越。”

研究人員說，過去兩年來，基于這種技術的微波，他們大大簡化了建立一個量子計算機所需的工程。這一成果將開辟實現(xiàn)新量子技術的一系列機會。

總編輯圈點

量子計算機跟普通計算機的根本不同，就在于多了一個“不死不活，不正不負，不零不一”的糾結態(tài)。理論上所有電磁波都是光子組成，因此都能表現(xiàn)這種糾結態(tài)，但技術上還得一步步來。之前物理實驗依靠的是激光，能應用微波，說明科學家操控量子糾纏的技法更精妙了。微波、激光、可見光的方向既然都已開辟出來，就看哪個小分隊能抄近道直奔華山之巔了。

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