量子计算研究大跃进 量子电脑研发可期

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【大纪元9月27日报导】(中央社巴黎二十五日法新电)研究人员今天宣布,他们首度成功的在人造原子之间经由一段线缆传输数据,朝向超快量子计算科技新时代迈出重要一步。

美国两组物理学家展示实验过程,这或许能成为有朝一日大量生产量子电脑的基础,而这种新型量子电脑的速度将远快于当前最大的超级电脑。

科学家进行的实验,是在两个超导回路“量子位元”间操纵单光子,所谓的单光子,是指个别的电磁能量团,没有质量也没有重量。

数据横越一段奈米规模的回路进行移动,这个回路也就是所谓的“量子巴士”,是一段长二十毫米的线缆,置于超低温中以避免产生电阻。

美国国家标准暨技术协会研究团队在学者席兰巴率领下设计出这种线缆,它也可以短暂储存资料达十个奈米秒,这显示资料储存是可能的。

耶鲁大学学者梅吉率领团队,则让两个量子位元间彼此产生交流。这两项研究都刊登在英国“自然”期刊中。

梅吉说,这并不是科学家首次成功将一个量子位元与另一个连结。

但这是科学家首次利用等同于微型电脑晶片的物体,经由一段相对上的长距离完成这项实验。

新型态的量子技术有数项特征,能为未来大规模生产超强量子电脑铺路。

其一为可扩展性,也就是制造多重固态量子位元网的可能性,但这到目前还无法达成。

加拿大滑铁卢大学量子计算研究所所长拉弗赖米在看过研究报告后评论说:“这些研究报告证实透过量子巴士可居中促成超导量子位元间的互动,而原则上这种量子巴士是可扩展的。”

他说:“实验显示出加强量子对这些系统的掌控,而这攸关量子资讯处理器,更朝制造量子电脑迈出重要一步。”

另一项优势则在于利用现行的晶片科技,制造量子位元以及连结各位元的回路。

相较于目前的科技,量子计算可说是在质方面的重大突破。

相较于利用二进位法的零与一来保存资讯,量子计算则是根据量子力学的原则,而所谓量子力学控制了原子层级的状态变化,又称为“叠加现象”。

以目前数位科技,量子位元可以用零或一来表示,但如果进行反直觉的绕弯,便能同时保有两个数值,若能控制并评估量子位元,将能大幅增加同步计算的次数。

梅吉说,光子可以在原子层级上运送资料,要操控它就是一个很大的挑战。

以光速行进的光子一闪即逝,一看见就消失了,因为它在接触视网膜时即消耗掉存在所需的能量。

光子可以电磁光谱中段的可见光形式呈现,也能呈现在光谱极端的X光与另一个极端的迦玛射线。

梅吉说,“我们必须控制每一个单光子相对的电讯号。”他并指出,一只手机每秒释放一千亿乘以一兆个光子,也就是一的后面加上二十三个零。

其他专家都认为这些发现是重要的突破。拉弗赖米说:“他们确实是伟大的研究,这些技术令人印象深刻。”

但他们也提醒,要制造出量子笔记型电脑,还有一段很长的路要走,并指出实验有两项主要限制。

梅吉坦承,目前仍无法逐步形成量子位元彼此互动的网络,“要制造真正的量子电脑,必须制造出更多成对的量子位元,没有数千最少也要数百”。

另一个问题则在于温度,为了让实验运作,线缆必须冷却至摄氏零下两百七十三点一三度。

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