科学家创建了世界上第一个机械量子:一种微型移动的系统,该系统使用振动而不是电流或光存储量子信息。
Qubits 是 量子信息。与您在古典计算机中发现的位不同 ,Qubits可以以0、1或两者的叠加存在,这要归功于两者的叠加 量子力学 和 纠缠 。
传统上,这些是由 超导 电路 ,被指控 原子 (离子)或光颗粒(光子)。但是,新的机械值使用 声子 —一种“ Quasiparticle”—由精确设计的蓝宝石晶体中的振动产生。
准粒子是一种概念,用于描述一组粒子的行为和相互作用 ,就好像它们充当单个粒子一样 。在这种情况下,声子代表基本用作振动能载体的准颗粒。
科学家们说,这一突破可能为能够检测重力等力的超敏感传感器技术铺平道路 ,以及长期保持量子计算机中稳定性的新方法。他们于11月14日在《杂志》上发表了研究 科学 。
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从历史上看,机械系统被认为太具有挑战性了,无法用作量子位 ,因为鉴于量子力学的原理,它们永远不会完全静止。这意味着总是需要考虑和控制剩余运动,以便它们在量子级别上工作。
同样,机械振荡器—以声子的形式存储和传输能量的设备—通常在均匀间隔的能级下受到谐波振动的约束 。科学家解释说 ,这是一个问题,因为统一的间距使得很难隔离代表量子的0和1所需的两个能量状态。
“ [挑战]是您是否可以使能量水平不等,以至于您可以在不碰到其他的情况下向其中的两个人讲话。 ” yiwen chu ,苏黎世Eth的物理学家告诉 科学 。
研究人员通过创建一个“混合”系统,与蓝宝石晶体谐振器耦合,用超导量子轴结合了400微米(0.4毫米) ,并调整两者以略微偏置的频率相互作用。当谐振器和Qubit相互作用时,它将其量子状态混合在一起,从而在谐振器中导致不均匀的能级&mdash—一种被称为“非谐调”的现象。
这使研究人员能够隔离两个不同的能量状态 ,从而有效地将谐振器转化为机械量子。
尽管机械量子位可以容纳并操纵量子信息,但系统的富裕性—衡量其执行量子操作的准确程度—被记录为60% 。相比之下,最先进的超导吨位通常 达到99%以上的保真度。
科学家说 ,即便如此,机械量楼也可能提供独特的优势。例如,他们可以以其他量子系统无法与重力等力相互作用,从而使他们有望开发高度敏感的量子传感器 。
他们说 ,机械量楼也可能能够在更长的时间内存储量子信息。这对于保持连贯性和mdash至关重要;一个量度的量度可以保持稳定多长时间,并使用量子数据进行计算而不会干扰。
研究人员现在正在努力将多个机械量子器连接在一起以执行基本计算,他们说这将标志着该技术实用应用的关键一步 。