光学和光子学

纠缠为可扩展量子计算机开辟了道路

字号+ 作者:admin 来源:小丑鱼-分享科普知识 2019-12-01 16:53

一种技术 远程entangl 荷兰国际集团 更准确,并在比以前possibl远高于利率锶离子 已经用p亮相英国hysicists 。 钍团队说,他们的计划 铺平了道路,从多个离子阱由可扩展的量子计算机 被 通过光子互连彼此相连。 昆腾计算机有望 在某些任务上大大超越最强大的常规 计算机 。尽管已经取得了一些进展,但仍

  一种技术 远程entangl 荷兰国际集团 更准确,并在比以前possibl远高于利率锶离子Ë 已经用p亮相英国hysicists 。 钍é团队说,他们的计划 铺平了道路,从多个离子阱由可扩展的量子计算机 被 通过光子互连彼此相连。

  昆腾计算机有望 在某些任务上大大超越最强大的常规 计算机 。尽管已经取得了一些进展,但仍然存在许多挑战–包括如何实现大量量子位(qubit)的量子纠缠。

纠缠为可扩展量子计算机开辟了道路

  被困离子提供了一种生成具有非常低噪声水平的量子位的方法,因此可以 保持执行计算所需的量子相干性。事实上,在 量子态 离子的 甲肝é 已作出持续超过 10 :: 英里ñ 。每个离子都使用电场保持在真空中,并悬浮在微型芯片上。然后,通过激光束将离子叠加在一起,并与它们的邻居纠缠在一起 。

  接线和激光束

  尽管基于块状物质的竞争技术的相干时间通常要短得多(例如,超导量子位的持续时间通常不到千分之一秒),但离子阱相对较慢,并且可以存储的量子位数量有限。这是因为随着增加更多的量子比特,容纳所需的布线和激光束变得越来越困难。

  因此,研究人员正在探索在不同阱中连接离子量子位的方法。在最近的工作中, 克里斯托弗·巴伦斯 和牛津大学的同事们展示了如何通过缠绕他们囚禁离子连接 使用 时,由激光束激发它们发出的光子。 该 技术 是 第一REALI ž 通过编辑 克里斯·梦露 和合作lleagues 在马里兰州的美国大学, 现在 牛津小组通过收集更多的由离子和发出的光子提升速率和纠缠的保真度 由 限制排放过程中的缺陷。

  所述IR 实验包括两个产生非常短的激光脉冲的序列,分离每个脉冲,然后该脉冲的每一半引导到锶-88的离子。每个激发离子然后衰减到两个不同能级的叠加,使其发射的光子,其polari ž 通货膨胀缠绕与所述离子。然后,将通过实验的每半部分产生的一系列光子通过透镜聚焦,并馈入一段光纤电缆中。

  通过将从光纤中 射出的光子引导到分束器上,使离子纠缠在一起, 并由两个检测器监视该分束器的输出。当两个检测器都单击时,离子才纠缠在一起。Ť 他质量,或“保真度”时,的 ë ntangled状态通过一个贝尔状态测量获得。 巴伦斯说,离子被5 :: m 的光纤隔开 ,该技术提供了足够长的缠结,可以将许多量子计算机连接在一起。

  当他们的服务器的arXiv上报告,T 他的研究人员发现 那 他们 可能会 产生,平均每秒182纠缠离子对,有 一个忠实 的94%。 与此相比, 只是速率 5纠缠对 每秒 这是 由梦露的组中取得了 2014年, 并且 只有0.001 每秒 2007年。

  “很大”

  梦露 说,牛津大学的研究结果 “意义重大,并且最近证明了离子之间的片外量子通信速率正在迅速提高”。他认为应该有可能将速率大大提高到每秒超过1000个纠缠对,这时,他说,“它正在接近局部离子运行的速度,因此对于缩放非常有用。”

  实际上,Ballance认为有可能将最新速率提高多达100倍,部分方法是用反射表面放置5 :: cm直径的透镜,该透镜目前用于引导光子,而反射表面可以放置得更近离子-因此收集更多的光。他说,与传统计算机一样,其目标是“ 达到互连不是瓶颈的地步”。

  巴伦斯说, 在 量子位长相干时间 可以使他们的理想 计算机处理器,以及MEMOR IES 。为了证明他的观点,他指的是谷歌最近的“量子至上”的报告,其中涉及执行操作 声称 的经典计算机上是不可能在任何时间合理的量。尽管将结果描述为量子计算中的“里程碑”,但他认为,鉴于量子态的短暂生命周期,它也证明了超导量子位的局限性。他说,该公司的研究人员“ 必须改善内存以提高性能”。

  Ballance补充说,远程纠缠离子量子位的另一种可能用途是 在大面积上部署高精度量子传感器。

  莱纳·布拉特工作š 在因斯布鲁克的奥地利大学囚禁离子 和 介绍最新的作品是“一个很好的技术成就”,提供“的方式,以现实世界的应用进展良好”。但是他警告说,将来该技术将必须在更多离子存在的情况下应用,可能是连接两个量子计算机节点或开发一个量子中继器。他说:“在这样的设备问世之前,肯定会有更多的技术问题。”

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