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芝加哥大學(xué):能將IBM最大的量子計算機本身變成一種量子材料

工程師鄧生 ? 來源:cnBeta.COM ? 作者:cnBeta.COM ? 2021-03-19 11:30 ? 次閱讀

在《物理評論研究》上發(fā)表的一項突破性研究中,芝加哥大學(xué)的一組科學(xué)家宣布,他們能夠?qū)BM最大的量子計算機本身變成一種量子材料。

他們對計算機進行編程,使其變成一種叫做激子凝聚物的量子材料,這種材料最近才被證明存在。這種凝結(jié)物因其在未來技術(shù)中的潛力而被確認,因為它們可以以幾乎零損耗的方式傳導(dǎo)能量。這如此令人興奮的原因是,它表明你可以使用量子計算機作為可編程實驗本身。

世界各地科學(xué)家近幾年來探索物理學(xué)中一種叫做激子凝聚體的狀態(tài)。物理學(xué)家們對這類新奇的物理狀態(tài)非常感興趣,部分原因是過去的發(fā)現(xiàn)塑造了重要技術(shù)的發(fā)展;例如,一種叫做超導(dǎo)體的物質(zhì)構(gòu)成了核磁共振成像機的基礎(chǔ)。

雖然半個世紀前就已經(jīng)預(yù)測到了激子凝聚體,但直到最近,還沒有人能夠在實驗室中真正使其工作,而不必使用極強的磁場。但它們讓科學(xué)家們很感興趣,因為它們可以毫無損耗地傳輸能量,這是我們所知的其他材料都做不到的。如果物理學(xué)家更好地理解它們,它們有可能最終形成令人難以置信的節(jié)能材料的基礎(chǔ)。

為了制造激子凝結(jié)物,科學(xué)家們將一種由粒子晶格組成的材料,冷卻到華氏零下270度以下,然后哄騙它形成稱為激子的粒子對。然后,他們使這些粒子對變得糾纏在一起,這是一種量子現(xiàn)象,粒子的命運被綁在一起。但這一切都非常棘手,科學(xué)家們只能創(chuàng)造出少數(shù)幾次激子凝結(jié)物。激子凝聚物是最量子力學(xué)的狀態(tài)之一,這意味著它與科學(xué)家們習(xí)慣于處理的經(jīng)典物理學(xué)日常屬性相差非常非常遠。

現(xiàn)在IBM將其量子計算機提供給世界各地的人測試他們的算法;該公司同意將其最大的、名為羅切斯特的量子計算機借給芝加哥大學(xué)進行實驗。研究生LeeAnn Sager和Scott Smart寫了一套算法,把羅切斯特的每個量子位都當作一個激子。量子計算機是通過糾纏其位來工作的,所以一旦計算機處于活躍狀態(tài),整個就變成了激子凝結(jié)體。

LeeAnn Sager表示,這是一個非常酷的結(jié)果,部分原因是我們發(fā)現(xiàn),由于目前量子計算機的噪聲,凝結(jié)物并不是作為一個單一的大凝結(jié)物出現(xiàn)的,而是一個較小的凝結(jié)物的集合。這項研究表明,量子計算機可以成為研究激子凝聚物本身的有用平臺。我們有能力對量子計算機進行編程,使其像激子凝聚物一樣行動,這可能對激發(fā)或?qū)崿F(xiàn)激子凝聚物的潛力,比如節(jié)能材料非常有幫助。

責任編輯:lq6

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