物理学突破可能创造更高效的量子计算机

马克斯普朗克量子光学研究所的一组科学家最近展示了一项破纪录的实验，该实验可能会颠覆量子计算行业。

量子激流回旋

当今STEM研究人员面临的最大挑战之一是难以构建容错、稳定的量子计算机。

从本质上讲，现代物理学家在试图将量子计算机扩展到功能尺寸和试图在系统增长时消除所有嘈杂的错误之间来回奔波。

说到量子比特，即计算机比特的量子等价物，通常越大越好。但它也嘈杂得多。

造成这种情况的主要原因是，在不依赖随机状态的情况下可靠地产生量子比特是非常困难的——这被称为产生量子比特的概率方法。

从本质上讲，科学家们只是把事情搞砸了，直到出现预期的结果。

马克斯普朗克量子光学研究所的研究人员采取了不同的路线。

根据他们的论文：

我们提出了一种可扩展且可自由编程的纠缠光子源，据我们所知，展示了迄今为止最大的光学光子纠缠态。在不需要概率纠缠门的意义上，它是确定性的。与以前的方案相比，这为我们提供了明显的扩展优势。

让我们一探究竟

量子计算依赖于纠缠，即两个或多个物体以这样一种方式准备，即发生在一个物体上的任何事情都会影响另一个物体，而完全不考虑距离。

通常，光子(光的单个单位)纠缠在一种特殊的晶体内部。这导致了一种相对不可预测的纠缠。科学家们很难使用这种方法有效地生成量子比特，因为它是概率性的。

马克斯普朗克团队取消了晶体制造室，而是将单个原子变成了纠缠光子发生器。

根据马克斯普朗克研究所的新闻稿：

研究人员在一个光学谐振器中产生了多达14个纠缠光子，这些光子可以以有针对性且非常有效的方式制备成特定的量子物理状态。这种新方法可以促进构建强大而强大的量子计算机，并为未来的数据安全传输服务。

该团队使用这种方法成功打破了之前12个纠缠光子的记录，并且达到了接近50%的生成水平。

换句话说，他们几乎有一半的时间能够产生稳定的纠缠光子。这使他们能够对光子本身进行更长时间、更准确的测量。

尤里卡?

这很可能代表了与谷歌最近发现的时间水晶相提并论的“尤里卡时刻”。

据研究人员称，这种生成稳定量子比特的技术可能对整个量子计算领域产生巨大影响，尤其是在可扩展性和降噪方面：

在这个阶段，我们的系统主要面临技术限制，例如光损耗、有限协同性和不完美的拉曼脉冲。即使是在这些方面的适度改进，也会使我们达到量子纠错的损失和容错阈值。

需要一些时间才能看到这种实验性的量子比特如何转化为实际的计算设备，但有很多理由保持乐观。

有许多不同的方法可以制造量子比特，每种方法都有自己独特的机器架构。这里的好处是科学家们能够用一个原子产生他们的结果。

这表明该技术将在计算之外有用。例如，如果它可以发展成一个双原子系统，它可能会导致一种用于安全量子通信的新方法。