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使用樟脑丸进行量子计算:科学家们找到了一种在室温下稳定电子自旋的方法

2019-09-05 02:07:31 来源:工人日报

  

使用樟脑丸进行量子计算:科学家们找到了一种在室温下稳定电子自旋的方法

一个国际研究小组在周一发表在“ ”杂志上的一篇论文中报道了一项突破,它可能为构建可行的量子计算机打开了大门。 量子计算未来的关键可能是萘 - 樟脑丸中的活性成分。

量子计算机利用这些量子比特所具有的两个基本属性 - 叠加和纠缠。 与传统位不同,传统位可以存在于两个状态0和1之一中,量子位可以叠加存在,允许它们同时具有两种状态。 这种量子比特的叠加,加上量子纠缠 - 它们在物理上是分开的,但就好像它们是连在一起的 - 这使得量子计算机比传统计算机具有显着的优势。

量子计算机的开发能够比传统计算机快许多个数量级的操作,自从这个想法于20世纪80年代初首次出现以来,一直是计算机科学家和物理学家的目标。 然而,对于要构建的可行的量子计算机,需要稳定电子自旋 - 可用作量子位的电子的固有属性 - 以使自旋寿命超过至少100纳秒。

到目前为止,科学家能够实现这一目标的唯一方法是将材料冷却到接近绝对零度(-273摄氏度或-459.4华氏度)。

“我们已经证明,在室温下可以实现由碳纳米球组成的金属类材料中的长传导电子自旋寿命。 这种材料只是通过燃烧樟脑中的活性成分萘来生产,“悉尼大学的穆罕默德·乔卡尔(Mohammad Choucair)是该研究的共同领导者,他在 “中发表的一篇文章中写道。 “这使我们在室温下实现了175纳秒的新记录电子自旋寿命。”

据研究人员称,这种新材料 - 具有纳米尺寸的球形和无序结构 - 不仅解决了量子计算中的温度问题,而且还具有将其集成到现有硅技术中所需的导电性。

“我们的工作现在开启了在室温下用导电材料操纵自旋量子位的可能性。 该方法不需要任何主体材料的同位素工程,旋转分子的稀释或低温,“Choucair为对话写道。 “原则上,它可以实现更高密度的量子比特包装,而不是像硅中使用的其他有前途的量子比特。”


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(责任编辑:项常勹)
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