科學家研制出第一款基本固態(tài)量子處理器

　　耶魯大學領導的研究團隊最近創(chuàng)造出第一款基本固態(tài)量子處理器，朝著建造量子計算機的終極夢想又前進一步。他們也首度使用雙量子位(two-qubit)超導芯片成功執(zhí)行了基本演算(例如簡單的搜尋)，雖然先前已經(jīng)有人以用單原子核、原子及光子做過類似的演算，但這是固態(tài)組件第一次處理量子信息。

　　耶魯大學物理系的Robert Schoelkopf等人制造出二個做為量子位(qubit)的人造原子，雖然每個量子位是由10億個鋁原子所構成，其行為卻像只有兩種能態(tài)的單原子。這些能態(tài)相當于傳統(tǒng)計算機使用的“1”與“0”，或“開”與“關”狀態(tài)，然而拜量子力學特殊的法則之賜，科學家能使量子位同時處于多重狀態(tài)的“迭加(superposition)”，因此可以儲存更多信息，也處理能力也更高。

　　為了說明，Schoelkopf以找出正確的電話號碼為例，一般處理器只能一個一個試，但量子力學的機制允許同時測試所有的號碼，但只有正確的那個才能撥通，因此能加速過程。

　　這類運算說來簡單，但是到目前為止科學家們都無法采用固態(tài)的量子位，部份原因是量子位無法維持夠久。十年前第一個量子位只能在特定量子態(tài)維持約一納秒，Schoelkopf等人的量子位現(xiàn)在能維持一微秒，已經(jīng)足以執(zhí)行簡單的演算。

　　為了執(zhí)行運算，量子位之間必須透過“量子總線(quantum bus)”彼此溝通，此處的量子總線即在連接量子位的導線中傳遞信息的光子。研究人員表示，雙量子位處理器成功的關鍵在于讓量子位在"開啟"或"關閉"之間突然切換，使它們只能在接到命令時迅速交換信息。

　　該團隊接下來將研究如何使量子位在其量子態(tài)上維持更久，以進行更復雜的演算。他們也希望將更多量子位連接到量子總線上。Schoelkopf表示，每添加一個量子位，處理能力會以指數(shù)方式增加，因此極有潛力做更先進的量子運算。他認為要建造一臺實用的量子計算機來解決復雜問題，路途雖然遙遠，不過這已經(jīng)跨出了一大步。詳見6月28日的Nature的AOP。