新南威尔士大学实现以四种不同方式将数据写入单个原子

新南威尔士大学实现以四种不同方式将数据写入单个原子传统计算机能以0或1的形式处理和存储信息，而量子计算机则能以0或1的形式处理和存储信息，并同时处理和存储两者的叠加。随着量子比特（量子比特）的增加，量子计算机的处理能力将呈指数级增长，从而使它们能够解决对普通计算机来说过于复杂的问题。问题是，操纵这些量子比特可能很棘手，尤其是当量子计算机开始使用越来越多的量子比特时。但现在，悉尼新南威尔士大学（UNSW）的科学家们展示了如何根据每次的需要，以四种不同的方式将数据写入量子比特（这里指的是单个原子）。这种原子是一种叫做锑的元素，它可以被植入硅芯片中，取代其中的一个硅原子。之所以选择这种重原子，是因为它的原子核已经包含了八个独立的量子态，可以用来编码量子数据。此外，它的电子本身也有两个量子态，这就使锑原子中的量子态总数增加了一倍，达到了16个（原来的8个量子态中的每一个，都与电子的两个量子态依次配对）。如果使用其他材料来制造一台具有16种状态的量子计算机，则需要四个耦合在一起的量子比特。不过，这项研究的真正突破在于研究小组如何利用四种不同的方法来操纵原子上的数据。通过振荡磁场可以控制电子。磁共振方法，如核磁共振成像仪中使用的方法，可以操纵原子核的自旋。电场也可以用来控制原子核。最后，一种被称为"翻转位"的技术可以在电场的帮助下控制原子核和电子。研究小组表示，这项研究将有助于使量子计算机变得更"密集"，在更小的空间中容纳更多的量子比特。这项研究的第一作者安德烈亚-莫雷罗教授说："我们正在投资一项更难、更慢的技术，但原因非常好，其中之一就是它能够处理的信息密度极高。在1平方毫米内有2500万个原子是很好的，但必须一个接一个地控制它们。我们可以灵活地利用磁场、电场或它们的任何组合来控制原子，这将为我们在扩大系统规模时提供很多选择。"下一步，研究小组计划利用这些原子对逻辑量子比特进行编码，最终为更实用的量子计算机铺平道路。这项研究发表在《自然通讯》杂志上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1419417.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1419417.htm

原子计算公司率先宣布推出 1180 比特量子计算机

原子计算公司率先宣布推出1180比特量子计算机一家名为原子计算AtomComputing的初创公司宣布，它正在对一台多达1180量子比特的量子计算机进行内部测试，并将于明年向客户提供，使其成为目前公开承认的量子比特数最大的机器。这些量子比特构成了35x35的原子网格，每个边只有大约100微米。它们被放置在一个12x5英尺的盒子里，里面包括激光器、光学器件、真空系统等组件，不过，这还不算周围的控制系统及其运行的计算机硬件。来源，频道：@kejiqu群组：@kejiquchat

创新性原子器件为连接量子计算机提供了更简单的方法

创新性原子器件为连接量子计算机提供了更简单的方法许多专家认为，这些量子中继器将在未来的通信网络中发挥关键作用，可以增强安全性，并实现远程量子计算机之间的连接。今天（8月30日）发表在《自然》（Nature）杂志上的普林斯顿大学研究报告，详细介绍了一种构建量子中继器新方法的基础。它能发送由植入晶体中的单个离子发出的可用于电信的光。该研究的主要作者杰夫-汤普森（JeffThompson）表示，这项工作已经进行了多年。这项工作结合了光子设计和材料科学的进步。其他领先的量子中继器设计发射的是可见光谱光，这种光在光纤中衰减很快，必须经过转换才能进行长距离传输。这种新设备基于植入主晶体中的单个稀土离子。由于这种离子以理想的红外波长发光，因此不需要这种信号转换，从而可以实现更简单、更强大的网络。普林斯顿大学的研究人员创造了一种新方法，利用电信波段波长的光将量子计算机与高保真信号连接起来。图片来源：SameerA.Khan/Fotobuddy拍摄该设备由两部分组成：掺杂少量铒离子的钨酸钙晶体和蚀刻成J形通道的纳米硅片。在特殊激光的脉冲作用下，离子通过晶体向上发光。但硅片--贴在晶体顶部的半导体--会捕捉并引导单个光子进入光缆。理想情况下，这种光子将被编码为来自离子的信息。更具体地说，信息来自离子的量子特性--自旋。在量子中继器中，收集和干扰来自遥远节点的信号将在它们的自旋之间产生纠缠，从而实现量子态的端到端传输，尽管途中会有损耗。汤普森的团队在几年前就开始使用铒离子，但最初的版本使用的是不同的晶体，存在太多噪音。特别是，这种噪声导致发射光子的频率在一个称为光谱扩散的过程中随机跳动。这阻碍了微妙的量子干涉，而量子干涉正是量子网络运行所必需的。为了解决这个问题，他的实验室开始与电气与计算机工程系副教授NathaliedeLeon和著名固态材料科学家、普林斯顿大学罗素-韦尔曼-摩尔化学教授RobertCava合作，探索能容纳噪音更小的单个铒离子的新材料。他们将候选材料从数十万种筛选到几百种，然后是几十种，最后是三种。最终入围的三种材料，每一种都花了半年时间进行测试。第一种材料被证明不够清晰。第二种材料导致铒的量子特性不佳。但第三种材料，即钨酸钙，却恰到好处。为了证明这种新材料适用于量子网络，研究人员制造了一个干涉仪，光子随机通过两条路径中的一条：一条是几英尺长的短路径，另一条是22英里长的长路径（由卷轴式光纤制成）。离子发出的光子可以走长路径，也可以走短路径，大约有一半的时间，连续的光子会走相反的路径，并同时到达输出端。当这种碰撞发生时，量子干涉会导致光子成对离开输出端，前提是它们从根本上无法区分--具有相同的形状和频率。否则，它们将各自离开干涉仪。通过观察到干涉仪输出端对单个光子的强烈抑制（高达80%），研究小组确凿地证明了新材料中的铒离子会发出不可区分的光子。共同领导这项研究的研究生萨利姆-乌拉里（SalimOurari）认为，这使得信号远远超过了高保真阈值。虽然这项工作跨越了一个重要的阈值，但还需要做更多的工作来提高铒离子自旋中量子态的存储时间。研究小组目前正致力于制造更精制的钨酸钙，减少干扰量子自旋态的杂质。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1380605.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1380605.htm

原子分辨率图像揭示手性界面态 有望推动量子计算和节能电子学发展

原子分辨率图像揭示手性界面态有望推动量子计算和节能电子学发展美国劳伦斯伯克利国家实验室领导的国际研究小组，拍摄了第一张原子分辨率图像，直接可视化了手性界面态电控制过程和状态。手性界面态是一种奇异的量子现象。最新研究有助促进量子计算和节能电子学发展。相关论文发表于新一期《自然・物理学》杂志。新发现或有助研究团队构建可调谐的电子通道网络，从而研制出节能微电子和低功耗磁存储设备，以及利用量子反常霍尔绝缘体内奇异电子行为进行量子计算。

量子计算机有第3种方式,日本走在前列

量子计算机有第3种方式,日本走在前列在量子计算机的开发竞争舞台上，“第3种方式”正在迅速浮出水面。那就是被称为“冷原子型”的技术，采用冷却至极低温度的原子。与其他方式不同，日本的研发团队走在世界的前列。这种方式在日本政府研发计划中的比重近年来提升，或将成为日本推进量子计算机实用化的开发战略的关键。在位于爱知县冈崎市的自然科学研究机构分子科学研究所，教授大森贤治的研究室里，实验装置的显示屏上规则地纵横排列的颗粒闪闪发光。显示出冷却至极低温度、已停止运动的一个个金属原子（铷）在真空容器当中浮游的情形。冷原子量子计算机把像这样排列的一个个原子用作处理量子计算的“量子位”。研发团队利用这个实验装置实现了400个量子位，大幅超过现有量子计算机上实现的量子位数量。大森贤治教授表示，“到1～2年后将轻松增至1000个量子位。从原理上讲可增至1万个量子位”。来自：雷锋频道：@kejiqu群组：@kejiquchat投稿：@kejiqubot

IBM计算机“基准”实验显示量子计算机将在两年内超越传统计算机

IBM计算机“基准”实验显示量子计算机将在两年内超越传统计算机这项新研究的成果发表在上周的《自然》杂志上。科学家们使用IBM量子计算机Eagle来模拟真实材料的磁性，处理速度比传统计算机更快。IBM量子计算机之所以能超越传统计算机，是因为其使用了一种特殊的误差缓解过程来补偿噪声带来的影响。而噪声正是量子计算机的一个基本弱点。基于硅芯片的传统计算机依赖于“比特（bit）”进行运算，但其只能取0或1这两个值。相比之下，量子计算机使用的量子比特可以同时呈现多种状态。量子比特依赖于量子叠加和量子纠缠等量子现象。理论上这使得量子比特的计算速度更快，而且可以真正实现并行计算。相比之下，传统计算机基于比特的计算速度很慢，而且需要按顺序依次进行。但从历史上看，量子计算机有一个致命的弱点：量子比特的量子态非常脆弱，来自外部环境的微小破坏也会永远扰乱它们的状态，从而干扰所携带的信息。这使得量子计算机非常容易出错或“出现噪声”。在这一新的原理验证实验中，127量子比特的Eagle超级计算机用建立在超导电路上的量子比特计算了二维固体的完整磁性状态。然后，研究人员仔细测量每个量子比特所产生的噪声。事实证明，诸如超级计算材料中的缺陷等因素可以可靠预测每个量子比特所产生的噪声。据报道，研究小组随后利用这些预测值来模拟生成没有噪音的结果。量子霸权的说法之前就出现过。2019年，谷歌的科学家们声称，公司开发的量子计算机Sycamore在200秒内解决了一个普通计算机需要1万年才能破解的问题。但谷歌量子计算机所解决的问题本质上就是生成一长串随机数，然后检查它们的准确性，并没有什么实际用途。相比之下，用IBM量子计算机完成的新实验是一个高度简化但有真实应用价值的物理问题。2019年谷歌量子霸权研究成果参与者之一、加州大学圣巴巴拉分校物理学家约翰·马丁尼斯(JohnMartinis)表示，“这能让人们乐观认为，它将在其他系统和更复杂的算法中发挥作用。”（辰辰）...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1366285.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1366285.htm