Nanofridge可以让量子计算机足够冷静来计算

2017-07-21 03:05:19

Kuan Yen Tan作者Jennifer Ouellette即使是量子计算机也需要保持冷静现在,研究人员已经建立了一个小型纳米级冰箱,以保持量子比特足够冷却经典计算机需要内置风扇和其他散热方式,量子计算机也不例外量子计算机不依赖于可以是0或1的信息,就像在经典机器中一样,而是依赖于“量子比特”,它可以同时处于两种状态 - 称为叠加 - 这要归功于量子力学的怪癖这些量子位必须屏蔽所有外部噪声,因为最轻微的干扰会破坏叠加,从而导致计算错误隔离良好的量子比特很容易升温,因此保持冷却是一项挑战此外,与经典计算机不同,量子比特必须从其低温基态开始运行算法 Qubits在计算过程中会升温,因此如果您想一个接一个地运行多个量子算法,任何冷却机制都必须能够快速完成其工作标准风扇不会削减它现在,芬兰阿尔托大学的MikkoMöttönen和他的同事们已经建立了第一个用于量子电路的独立冷却装置它最终可以集成到多种量子电子设备中 - 包括计算机该团队建立了一个能量间隙分为两个通道的电路:一个超导快速通道,电子可以与零电阻一起拉链,还有一个慢电阻(非超导)通道只有有足够能量跳过该间隙的电子才能进入超导体高速公路;其余的都停留在慢车道上如果一些可怜的电子没有足够的能量来进行跳跃,它可以通过从附近的谐振器捕获光子来获得提升 - 一个可以用作量子位的器件结果,谐振器逐渐冷却随着时间的推移,这对电子也有选择性的冷却效应:较热的电子跳跃间隙,而较冷的电子则留下该过程从系统中移除热量,就像冰箱的功能一样加利福尼亚理工学院的Spiros Michalakis用着名的麦克斯韦恶魔的思想实验进行了一个简单的类比,其中一个聪明的人主持一盒分成两个腔室的气体原子恶魔只允许最热或最有能量的原子穿过分隔两个腔室的墙壁中的开口,导致两者之间的温度差异很大 Michalakis说,量子冰箱中没有恶魔,但它的工作方式类似 “它有点像一个类似麦克斯韦恶魔的门,你只允许能量超过一定阈值的电子穿过,”他说下一步将是用它来构建设备和冷却实际量子比特,小心不要在冰箱关闭时意外破坏叠加 Möttönen很有信心最终成功申请了该设备的专利 “也许在10至15年内,这可能具有商业用途,”他说 “这需要一些时间,但我很确定我们会到达那里”期刊参考:Nature Communications,DOI:10.1038 / ncomms15189关于这些主题的更多信息: