科學家提出量子控制協議 有望發明量子計算機
中國科技網訊 據物理學家組織網4月4日報道，美國和荷蘭科學家首次提出了一種量子信息控制協議，能對量子位進行動態控制，同時讓執行量子信息處理算法變得更加容易，這一協議有望為更大規模、更精確的量子計算打開大門。研究論文發表在4月5日出版的《自然》雜志上。
該協議由美國加州大學圣芭芭拉分校(UCSB)、南加州大學、愛荷華州立大學阿姆斯實驗室、荷蘭代爾夫特大學科維理納米科學研究所的科學家首創。
UCSB自旋電子學和量子計算中心的負責人、物理學教授戴維·艾維薩洛姆表示：“對量子信息進行動態保護對量子計算來說不可或缺，因為用于信息處理和存儲的量子位(qubit，與量子計算相對應，相當于傳統計算中的二進制數字或位)和其環境的相互作用會破壞它所存儲的信息，但我們可以采用一種方式(協議)對量子位進行動態控制，這種方式不僅能使執行量子信息處理算法變得更簡便，也會保護量子位免受環境誘導產生的錯誤的‘傷害’。”
該科研團隊以前進行的研究已經證明，通過對在一個量子位上進行的操作(旋轉)加以連續控制，可以將那些不需要的相互作用過濾掉，以此能有效地保護存儲在量子位中的信息。但是，這些控制操作同時也會將對于實現量子信息處理的邏輯門來說必不可少的量子位之間的相互作用過濾掉。因此，迄今為止，存儲在受保護的量子位狀態內的量子信息不能用于量子計算。
現在，該科研團隊證明，通過讓一個電子的自旋同其附近一個核的自旋保持同步，可以對來自環境中的兩個量子位實行動態保護，同時維持這兩種自旋之間的相互作用，這種相互作用對量子信息處理來說至關重要。而且，為了證明他們提出的協議可靠，他們使用這個兩個量子位的系統，非常精確地演示了一個量子搜索算法的執行過程。
艾維薩洛姆表示，最新研究為量子計算機提供了一個更大的可能性，那就是未來的量子計算機能夠解決一個問題，即半導體中(最新研究中使用的也是半導體)的自旋量子位會遭遇非常強的環境相互作用而無法成為有用的量子位。另外，這些固體狀態的自旋系統也可以在室溫下操作，而其他備選的量子位系統目前只能在稍稍高于絕對零度的溫度下操作。艾維薩洛姆說：“在亞原子層面上使用我們最新提出的量子位控制協議，用自旋演示量子算法為我們建造更復雜的量子機器指明了一條道路。”
