量子物理学家成功地控制了能量损失和变化

量子计算机需要长时间保存量子信息,以便能够比普通计算机更快地破解重要问题。能量损失使量子位的状态从1到0,同时破坏存储的量子信息。因此,全球各地的科学家一直致力于从这些激动人心的机器中消除所有能量损失或消散的来源。阿尔托大学的Mikko Mottonen博士和他的研究团队采取了不同的观点。多年前,我们意识到量子计算机实际上需要耗散才能有效运行。他解释说,诀窍是只在你需要的时候才能拥有它。在他们于2019年3月11日在Nature Physics上发表的论文中,来自阿尔托大学和奥卢大学的科学家证明,他们可以根据需要将高质量超导谐振器的耗散率提高一千倍 - 只是就像原型量子计算机中使用的一样。

“我们最近发明的量子电路冰箱是实现这种耗散可调性的关键。未来的量子计算机需要类似的功能才能按需控制能量损失,“Mottonen说。

据该作品的第一作者Matti Silveri博士称,最具科学意义的结果是出乎意料的。

“令我们惊讶的是,当我们开启耗散时,我们发现了谐振器频率的变化。这一发现让我们走过了70年的历程,当时诺贝尔奖得主威利斯·兰姆首次观察到氢原子的小能量转移。我们看到相同的物理学,但这是第一次在工程量子系统中,“Silveri解释说。

当时兰姆的观察是革命性的。他们表明单独模拟氢原子是不够的;必须考虑电磁场,即使它们的能量为零。现在也在量子电路中证实了这种现象。

新观察的关键是耗散,因此能量转换可以打开和关闭。控制这种能量转换对量子逻辑和量子计算机的实现至关重要。

“构建大型量子计算机是我们社会面临的最大挑战之一,”Mottonen说。

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