UTSA研究人员在无激光情况下创造了纠缠门的最精确世界记录

技术研究 量科网 2021-09-13 22:14

德克萨斯大学圣安东尼奥分校(UTSA)的一名研究人员参与了一项合作,该合作创造了量子计算创新的世界纪录。这一成就来自UTSA理学院物理与天文系和工程与集成设计学院电气工程系的助理教授R. Tyler Sutherland,他开发了创纪录实验背后的理论。Sutherland和他的团队在没有激光的情况下创造了纠缠门的最精确世界纪录。

UTSA研究人员在无激光情况下创造了纠缠门的最精确世界记录

根据Sutherland的说法,纠缠门需要两个量子比特(也称量子位)并在第二个量子比特上创建一个操作,该操作以第一个量子比特的状态为条件。他说:“例如,如果量子比特A的状态为0,纠缠门对量子比特B没有任何作用,但如果量子位A的状态为1,则该门会将量子比特B的状态从0翻转为1或1到0。纠缠门这个名字来自这样一个事实,即可以在量子比特间产生一种称为‘纠缠’的量子力学特性。”

Sutherland补充说,让量子计算机中的纠缠门“无激光”可以使量子计算机更具成本效益且更易于使用。他说,与做同样事情的成本有数万美元的激光器相比,执行无激光门的集成电路的价格可以忽略不计。他说道:“无激光门方法没有通常与使用激光相关的光子散射、能量、成本和校准的缺点。这种替代门方法通过使用更便宜且更容易校准的微波来匹配激光的精度。”

这项量子计算成就在Sutherland合着的一篇题为“高保真无激光通用控制俘获离子量子比特”的论文中有详细介绍。它于9月8日发表在科学期刊《自然》上。

UTSA研究人员在无激光情况下创造了纠缠门的最精确世界记录

Sutherland说:“从广义上讲,我的研究目标是增加人类对量子力学的控制。赋予人们控制自然不同部分的权力,并为他们提供了一个新的工具包。他们最终会用它来建造什么还不确定。”他表示,这种不确定性是最让他兴奋的地方。

量子计算机有潜力以比经典超级计算机更快的速度解决某些复杂问题。量子计算机最有前途的用途之一是模拟量子力学过程本身,例如模拟化学反应,它可以成倍地减少解决难题所需的实验试错。许多行业正在探索这些计算机,包括科学、工程、金融和物流等。