国外

4月鲜花为redOrbitcom - 你的宇宙在线两个新的研究,都发表在本周的自然界,概述了量子力学领域令人难以置信的突破澳大利亚工程师带领一个国际研究团队创建了基于硅中单个原子的第一个工作量子比特,可能是理论家们梦寐以求的超强量子计算的又一重要步骤该团队描述了他们如何能够使用磁性方向读取和写入信息,或者“旋转”一个单独的电子磷原子并嵌入由硅制成的芯片中“我们首次展示了在旋转上表示和操纵数据以形成量子比特的能力,或'量子比特',量子计算机的基本数据单元“Scientia教授Andrew Dzurak说:”这确实是实现基于单原子的硅量子计算机的关键进展“团队是由新南威尔士大学电气工程与电信学院的Andrea Morello博士和Dzurak教授领导国际团队还包括墨尔本大学和伦敦大学学院的研究人员“这是一项卓越的科学成就 - 在最基本的层面管理自然 - 以及Dzurak解释说,量子计算机可能提供了一个解决极其复杂问题的关键工具,即使是世界上最大的超级计算机也无法解决这一问题.Morello解释说,这些超复杂问题包括数据密集型问题,例如破解现代加密代码,挖掘大量数据库和建模生物分子和药物这一新发现遵循同一组研究人员之前的研究,他们展示了阅读电子自旋状态的能力

如何写的发现旋转状态现在是完整的操作量子比特所需的两阶段过程通过使用微波场获得前所未有的对单个磷原子的电子的控制来实现新的结果原子被植入一个专门设计的硅晶体管教授旁边墨尔本大学物理学院的David Jamieson领导了将磷原子植入硅器件的团队Jarryd Pla(该论文的主要作者和新南威尔士大学的博士生)解释说:“我们已经能够分离,测量并且控制属于单个原子的电子,所有这些都使用与日常硅计算机芯片非常相似的设备“根据莫雷洛博士的说法,”这是在键盘上键入数字的量子等价物从未如此在硅之前完成的,这种材料具有科学上易于理解并且更容易被工业采用的优势我们的技术基本上与已经的技术相同在无数日常电子设备中使用,这是一个价值数万亿美元的产业“该团队的下一个目标是结合成对的量子比特来创建一个双量子比特的逻辑门,它构成了量子计算机的基本处理单元

佛罗里达大学领导的国际科学家团队正在使用一个曾被称为宇宙中最冷点的实验室重写量子物理规则手册中的一页

大多数科学知道的量子力学都是理论性的,并通过计算机建模进行测试,因为量子系统,如电子在原子核周围拉伸,很难确定观察但是,粒子可以通过使它们处于极冷的温度而减慢并陷入量子行为

新的研究描述了这种冻结框架的方法最近被用来推翻量子理论中一个公认的经验法则“我们正处于量子力学的时代,”尼尔沙利文说,佛罗里达大学物理学教授,国家高磁场实验室高B / T设施主任 - Microkelvin实验室的所在地,可以在接近绝对零度的温度下进行实验“如果你有MRI,你已经使用了一种量子技术“为MRI扫描仪提供动力的磁铁是一种超导线圈,通过非常冷的液氦转化为量子状态在线圈内部,电流能够无摩擦地流动 沙利文表示,量子磁体和量子力学中其他奇怪的,几乎超凡脱俗的事件可能会激发计算机,替代能源和运输技术的下一个重大突破,例如磁悬浮列车

然而,实现这些技术所需的实际步骤是不可能的

工程师需要在量子路上行进的标志杆和地图进入Microkelvin实验室这是世界上为数不多的能够提供减缓极低温度所需的设施之一,以减缓量子系统的“高度肮脏”世界正常温度到可以控制的速度,可观察和操纵“室温大约300开尔文”,沙利文说“在肯尼迪航天中心泵入火箭的液态氢气为20开尔文”物理学家需要将物质降温至1毫克,绝对零度以上开尔文的千分之一 - 即-45967华氏度将物质带入可以探索其量子特性的状态玻色 - 爱因斯坦凝聚物是物质的一个不稳定的短暂阶段,是量子力学的一个基本状态,科学家们希望能够更充分地理解这​​一状态

一种物质开始作为一个连贯的单位起作用玻色 - 爱因斯坦凝聚物是一种在实验室环境中诱导的棘手条件,但研究人员需要探索技术是否能够充分利用量子世界的特性Tommaso Roscilde at法国里昂大学和休斯顿莱斯大学的荣宇开发了这项研究的基本思路,并请了一位来自巴西圣保罗大学的同事Armando Paduan-Filho设计实验中使用的结晶样品

“我们的测量结果明确地测试了关于玻色 - 爱因斯坦凝聚体中特定行为的重要预测,”Vivien Zapf说道

洛斯阿拉莫斯国家高磁场实验室和国际合作的推动力团队监测晶体中称为玻色子的亚原子粒子的原子自旋,看看何时实现了向玻色 - 爱因斯坦凝聚物的转变,然后将样品进一步冷却至记录冷凝物性质衰减的确切点他们观察了将样品降至1毫克的预期现象实验使用了一种“掺杂”杂质的晶体,以创造更加真实的场景Zapf说“很高兴知道什么是发生在纯样品中,但现实世界是混乱的,我们需要知道在这些情况下量子规则是什么“由于先前的模拟,团队知道实验将要求它们产生低至1毫克的温度”你必须前往UF的Microkelvin实验室,“Zapf解释实验室位于国家高磁场实验室高B / T设施,由国家科学基金会(NSF)资助其他实验室可以达到所需的极端温度,但没有一个能够维持足够长的时间来收集实验所需的所有数据“花了六个获得读数的几个月,“佛罗里达大学物理系的助理科学家梁寅说,他在Microkelvin实验室操作设备”因为我们用来控制样品中波长的磁场也加热了它你有非常缓慢地调整它“他们的发现完全改写了预测两个量子态之间发生转变的条件的规则”全世界应该关注当我们在极低温度下发现系统特性时会发生什么,“沙利文他说:“由于这种玻色 - 爱因斯坦凝聚概念,超导导线是超导的,如果我们要将它用于量子计算或对于火车的磁悬浮,我们必须彻底了解它“