據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)報(bào)道，美國耶魯大學(xué)的研究人員研制出世界上首個(gè)固態(tài)量子處理器，采用雙量子比特超導(dǎo)芯片成功進(jìn)行了如簡(jiǎn)單搜索這樣的基礎(chǔ)運(yùn)算，向最終實(shí)現(xiàn)研制量子計(jì)算機(jī)的夢(mèng)想又邁出了重要一步。該項(xiàng)研究成果發(fā)表在6月28日的《自然》雜志網(wǎng)絡(luò)版上。
耶魯大學(xué)應(yīng)用物理學(xué)教授羅伯特·舒爾科普夫領(lǐng)導(dǎo)的研究小組與一批理論物理學(xué)家合作，制成了兩個(gè)量子比特(人造原子)，其中每個(gè)量子比特都由10億個(gè)鋁原子組成，可以像單原子一樣具有兩種不同的能量狀態(tài)，類似傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)中的“1”和“0”或者說是“開”和“關(guān)”。利用量子力學(xué)中的反直觀效應(yīng)，研究人員能夠有效地在同一時(shí)刻使量子比特處于疊加態(tài)，以獲得更強(qiáng)大的信息存儲(chǔ)和處理能力。為了使量子比特能夠突然“開”、“關(guān)”，以便僅在需要時(shí)進(jìn)行快速的信息交換，研究人員采用了耶魯大學(xué)早先開發(fā)的“量子巴士”——通過有線連接量子比特來傳遞信息的光子，作為彼此進(jìn)行信息交換的工具。這也是雙量子比特處理器的關(guān)鍵所在。
該類型計(jì)算看似簡(jiǎn)單，但過去卻由于無法得到足夠時(shí)長(zhǎng)的量子比特而難以完成。10年前第一個(gè)量子比特能維持特定量子態(tài)的時(shí)長(zhǎng)約為1毫微秒(十億分之一秒)，而現(xiàn)在耶魯大學(xué)的研究小組則能夠維持1微秒(百萬分之一秒)，是原來的1000倍。這個(gè)時(shí)長(zhǎng)足夠運(yùn)行簡(jiǎn)單算法。
舒爾科普夫指出，目前，這樣的處理器僅能執(zhí)行一些簡(jiǎn)單的量子計(jì)算任務(wù)，這些任務(wù)以前依靠單原子核、原子和光子也可完成，但這是第一次使用一個(gè)全電子設(shè)備來完成，無論是從外觀還是感覺上看，它都更像是一個(gè)普通的微處理器。雖然距制造出一臺(tái)實(shí)用量子計(jì)算機(jī)還有一段距離，但這確實(shí)是一個(gè)巨大的進(jìn)步。
研究小組接下來的任務(wù)是增加量子比特維持量子態(tài)的時(shí)長(zhǎng)，這樣就可以運(yùn)行更復(fù)雜的算法。同時(shí)他們還要設(shè)法使“量子巴士”能夠連接更多的量子比特。每增加一個(gè)量子比特，處理能力就會(huì)呈指數(shù)增長(zhǎng)，更先進(jìn)的量子計(jì)算機(jī)無疑擁有著巨大的潛力。
