量子计算机走向硅片

对于量子计算机来说，硅的春天可能终于到来了。

基于硅的技术是量子计算领域的后期大器，落后于其他方法。科学家们首次在基于硅的量子计算机上进行了简单的算法，物理学家Lieven Vandersypen及其同事在2月14日的“ 自然”杂志网络版上报道。

计算机只有两个量子比特或量子比特，因此它只能执行基本的计算。但普林斯顿大学的量子物理学家贾森佩塔说，这次演示“实际上是硅片中的第一次，”他没有参与这项研究。

Petta及其同事在2月14日的“ 自然”杂志网络版上发表的另一篇论文中报道了使硅量子位与光相互作用。这一壮举最终可能允许硅量子位从芯片的相对侧进行通信 - 这是扩展计算机的必要条件。

科学家们希望建造一种量子计算机，可以对标准计算机进行复杂的计算。其他技术比硅更进一步：据报道，由超导材料制成的量子计算机最多可提供50个量子比特(SN：12/9/17，第18页)。

但硅量子比特可能具有优势，例如比其他类型的量子比特更长时间地保持其量子特性的能力。此外，像英特尔这样的公司已经擅长使用硅片，因为这种材料用于传统的计算机芯片。研究人员希望利用这种能力，潜在地允许计算机更快地扩展。荷兰代尔夫特理工大学QuTech的Vandersypen和他的同事们与英特尔就他们的一些工作进行了合作。

在标准计算机中，称为比特的信息单元可以设置为0或1.但是，Qubits可以存在于0和1之间，称为量子叠加。为了创建硅量子比特，科学家们将一个电子捕获在称为量子点的一小块硅中。量子位的值 - 0,1或叠加 - 取决于电子自旋的方向，这是一种类似于顶部旋转的量子特性。

Vandersypen和他的合作者创造了一个由两个量子点组成的装置，并执行了一对标准量子算法，包括一个叫做Grover的搜索。在更大的量子计算机中，Grover的搜索可以用来比传统计算机更快地在数据库中挖掘信息(SN：7/8/17，第28页)。“这是一个重要的象征性步骤，”范德斯普兰德说。

通常，硅量子位必须彼此相邻才能相互作用。但是，通过在混合物中添加微型磁铁，Petta及其同事使他们的量子比特与光或光子粒子相互作用。将来，光子可以允许芯片相对端的硅量子位之间的通信。结果是“实现许多量子位的未来网络的重要一步，”Vandersypen说。

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