科學(xué)家已經(jīng)制造出最大，最復(fù)雜的量子計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，獲得20個(gè)不同的糾纏量子比特或量子比特，以便相互通信。

然后，該團(tuán)隊(duì)能夠讀出所有那些所謂的量子比特中包含的信息，為計(jì)算機(jī)創(chuàng)建量子“短期記憶”的原型。雖然過(guò)去的努力已經(jīng)在超冷激光器中纏繞了更多的粒子群，但這是研究人員第一次能夠確認(rèn)它們確實(shí)存在于網(wǎng)絡(luò)中。

從位到量子位

傳統(tǒng)計(jì)算基于0和1的二進(jìn)制語(yǔ)言 - 只有兩個(gè)字母的字母表，或者一系列翻轉(zhuǎn)到北極或南極的地球儀?，F(xiàn)代計(jì)算機(jī)通過(guò)發(fā)送或停止通過(guò)金屬和硅電路的電流，切換磁極或使用具有雙“開(kāi)或關(guān)”狀態(tài)的其他機(jī)制來(lái)使用這種語(yǔ)言。

然而，量子計(jì)算機(jī)使用不同的語(yǔ)言 - 具有無(wú)限數(shù)量的“字母”。

如果二進(jìn)制語(yǔ)言使用地球儀的北極和南極，那么量子計(jì)算將使用其間的所有點(diǎn)。量子計(jì)算的目標(biāo)也是使用兩極之間的所有區(qū)域。

但是這樣的語(yǔ)言可以寫(xiě)在哪里呢?這不像你可以在五金店找到量子物質(zhì)。因此，該團(tuán)隊(duì)一直用激光束捕獲鈣離子。通過(guò)用能量脈沖這些離子，它們可以將電子從一層移動(dòng)到另一層。

在高中物理學(xué)中，電子在兩層之間反彈，就像汽車(chē)改變車(chē)道一樣。但實(shí)際上，電子并不存在于一個(gè)地方或一個(gè)層中 - 它們同時(shí)存在于許多地方，這種現(xiàn)象稱為量子疊加。這種奇怪的量子行為提供了設(shè)計(jì)新計(jì)算機(jī)語(yǔ)言的機(jī)會(huì) - 一種使用無(wú)限可能性的計(jì)算機(jī)語(yǔ)言。經(jīng)典計(jì)算使用比特，這些疊加的鈣離子變成量子比特或量子比特。雖然過(guò)去的工作之前已經(jīng)創(chuàng)建了這樣的量子比特，但制作計(jì)算機(jī)的技巧是讓這些量子比特彼此交談。

“單獨(dú)擁有所有這些離子并不是你感興趣的東西，”該論文的第一作者，維也納量子光學(xué)和量子信息研究所的高級(jí)研究員Nicolai Friis告訴Live Science。“如果他們不互相交談，那么你所能做的只是一個(gè)非常昂貴的經(jīng)典計(jì)算。”

說(shuō)話的位

在這種情況下讓量子位“說(shuō)話”依賴于量子力學(xué)的另一個(gè)奇怪后果，稱為糾纏。糾纏是當(dāng)兩個(gè)(或更多)粒子似乎以協(xié)調(diào)的，依賴的方式操作時(shí)，即使在相隔很遠(yuǎn)的距離時(shí)也是如此。大多數(shù)專家認(rèn)為，隨著量子計(jì)算從實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)到計(jì)算革命的發(fā)展，糾纏粒子將成為關(guān)鍵。

研究報(bào)告的共同作者，奧地利因斯布魯克大學(xué)的物理學(xué)教授雷納布拉特告訴Live Science，“二十年前，兩顆粒子的糾纏是一件大事。” “但是當(dāng)你真正想要建造一臺(tái)量子計(jì)算機(jī)時(shí)，你不僅需要使用五個(gè)，八個(gè)，十個(gè)或十五個(gè)量子比特。最后，我們將不得不使用更多，更多的量子比特。”

該團(tuán)隊(duì)設(shè)法將20個(gè)粒子整合到一個(gè)受控網(wǎng)絡(luò)中 - 仍然缺少真正的量子計(jì)算機(jī)，但迄今為止最大的這樣的網(wǎng)絡(luò)。雖然他們?nèi)匀恍枰_認(rèn)所有20個(gè)都完全糾結(jié)在一起，但它是邁向未來(lái)超級(jí)計(jì)算機(jī)的堅(jiān)實(shí)一步。迄今為止，量子比特并沒(méi)有超越傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)比特，但布拉特說(shuō)，這一時(shí)刻 - 通常被稱為量子優(yōu)勢(shì) - 即將到來(lái)。

“量子計(jì)算機(jī)永遠(yuǎn)不會(huì)取代經(jīng)典計(jì)算機(jī);它會(huì)增加它們，”布拉特說(shuō)。“這些事情都可以做到。”