量子计算突破:量子态可控分子实现

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一种新创造的混合形态分子，其量子态可人为的操纵。这一突破性成果使得半导体领域量子计算机的大门自此敞开。具体研究报告发布于近日《自然•物理学》在线版上。

经典计算机的基本信息单位为比特，自50年前房间般大小的计算机问世以来，这种运作方式从未发生过改变。量子计算机则顾名思义，其基本信息单位为量子比特，运算对象是量子比特序列，其输入态和输出态为叠加态，可实现经典计算机不可能胜任的量子计算。

然而这是科学家们的一个梦，迄今无法实现的首要问题是无法操纵微观量子态。问题的高难度并非没有原因，溯回原理，这种量子态的形式十分奇异。埃尔温•薛定谔创立的“薛定谔猫”理论或可对其进行描述：将一只猫关在装有少量镭和氰化物的密闭容器里，若镭发生衰变，将触发机关打碎装有氰化物的瓶子，猫就会死；若镭不发生衰变，猫就存活；而根据量子力学，镭可处于衰变和没有衰变两种状态的叠加，猫就应处于死猫和活猫的叠加状态。描述看似荒谬，但建立量子计算机的首要任务就是控制一种既非此态又非彼态的量子态。
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现在，科学家们于最新的研究中发现，在新型分子中这种“薛定谔猫”态可通过改变晶体管的电压来控制。实验表明可在人工原子中控制电子的位置，并以此利用外加磁场去操纵量子态。

/ i; c  i  R/ |2 x/ {根据设想制成的仿真模型显示，该新分子呈混合形态，其一端是常态球形，由天然砷原子组成，另一端则是二维平面的人工原子。如今的工业电子设备已达到能驱使单个原子的水平，只需控制电压，便能操纵一个电子去到分子的任一端，亦或处于两端的中间态。以此实现对量子态的控制进而创造量子比特。


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, B6 @. \: H2 S$ l美国普渡大学电机与计算机工程院的专家表示，一直以来，大型量子计算机是座沾染着理想主义色彩的城堡，如今城堡的大门却已启开。科学家们虽然知道该新进展并不会让量子计算机即刻问世，但他们曾经的梦想如今真的已触手可及。