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耶鲁大学研发出第一颗固态量子处理器

已有 1016 次阅读  2009-06-29 19:59   标签耶鲁大学  固态  量子  处理器  研发 
6月29日消息,由美国耶鲁大学教授组成的团队日前开出发第一款基础型电晶体量子处理器,它标志着人类向建立第一台量子电脑的方向又迈进一大步。这是人类首次使用二粒子超导体芯片进行了简单的数学运算,包括简单的搜索,也是第一次成功的量子信息处理演示。

  耶鲁大学威廉·诺顿应用物理学和物理学教授罗伯特·斯科尔科夫表示:"我们的处理器只能进行一些简单的量子任务,像之前所演示的一样,它采用了原子核,原子和光子进行。不同的是,这是第一次采用了全电子设备,它使得一切看起来和常规的微处理器十分相似。"

  专家们用10亿个铝原子组成两个人造原子,它们跟单一的原子没什么区别,能分别代表不同的两种能量状态"开"与"关",正如现在计算机所用的"1"与"0"一样。但是由于量子力学反常规的法则,科学家能够有效地将量子位元重叠起来,代表更多的状态,从而进行更大规模的信息处理与运算。

  虽然运算的原理简单,但目前还无法真正实现,原因是科学家没有办法让量子存在时间延长,甚至无法让它存在一纳秒,即0.000000001秒。罗伯特·斯科尔科夫与它的团队突破了这一限制,将量子存活时间延长至微秒,即0.001秒,这个时间足够进行简单的运算。为了操作处理器,耶鲁团队研发了一个名为"量子客车(quantum bus)"的东西,使得量子位可以一个与一个连接起来,从而实现信息传递。在实验室里,耶鲁大学研究人员使用固态量子处理器在电话簿里查询某人的电话号码,传统方法是逐个查询,这耗费时间,量子处理器却是一次完成。

  接下来,科学家们将继续提高量子位存在的时间,使其进行复杂运算。同时,他们还将努力让更多的量子位与"量子客车"相连,罗伯特·斯科尔科夫说,每增加一个量子位,运算能力就增长一倍,所以量子运算的能力是极其巨大的。但是要让量子处理器解决一些更复杂的问题,还需要一段时间。

  量子处理器分为固态和非固态,前者采用半导体和超导体等元件制造,后者利用光子和原子等外加磁场制造。从耶鲁大学28日公布的固态量子处理器图片看,它类似于传统计算机芯片,这是实用化的必要条件。

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