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时间晶体可能为量子计算机开启崭新的未来

导读 实现量子霸权的道路因一个童话般的挑战而变得复杂——如何携带一朵云而不改变其形状?潜在的解决方案听起来几乎和问题本身一样奇妙。你可以...

实现量子霸权的道路因一个童话般的挑战而变得复杂——如何携带一朵云而不改变其形状?

潜在的解决方案听起来几乎和问题本身一样奇妙。你可以引导云在移动时跳舞,并让这种被称为时间晶体的独特材料的节奏起舞。

波兰雅盖隆大学的 Krzysztof Giergiel 和 Krzysztof Sacha 以及澳大利亚斯威本科技大学的 Peter Hannaford 提出,一种新型的“时间”电路或许能够在量子逻辑的风暴中保存量子比特的模糊状态。

与对具有明确位置和运动的物体的描述不同,同一粒子的量子视角将其位置、动量和自旋等特征描述为模糊的可能性。

这种可能性“云”最好单独理解。一旦粒子与其环境相互作用,其可能性分布就会发生变化,就像奥运会 100 米短跑冠军的几率一样,直到最终只观察到一种结果。

正如经典计算机可以使用粒子的二元状态作为逻辑门中的“开关”一样,量子计算机理论上可以利用粒子中不确定性的传播来快速解决自己的算法,其中许多算法是不切实际的,甚至是不可能通过传统方式解决的。

挑战在于尽可能长时间地保持量子可能性云(称为量子比特)的一致性。每一次碰撞、每一次电磁微风都会增加发生错误的风险,从而破坏数字运算过程。

实用的量子计算机需要数百甚至数千个量子比特在很长一段时间内保持完整,这使得全尺寸系统成为一项巨大的挑战。

研究人员已经探索了各种方法来使量子计算更加稳健,或者通过锁定单个量子位来保护它们免于退相干,或者在它们周围构建安全网。

现在,物理学家 Giergiel、Sacha 和 Hannaford 描述了一种新方法,将量子计算机变成一种由一种非常奇怪的指挥家指挥的量子比特交响乐。

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