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量子计算机

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低温光陷阱
　　量子计算机成为现实需要克服的最大障碍，或许就是如何让宏观世界的我们去操作微观世界的粒子。因为从理论上说，只有尺度到了10的负10次方米以下，粒子才能明显出现量子特性；当然，最理想的是能够操作单个原子。
　　目前可以作为量子研究对象的，包括原子和光腔相互作用、冷阱束缚离子、电子或核自旋共振、量子点操纵、超导量子干涉等。描述量子状态的方式，可以是粒子自旋的方向，或者能级的高低。现在从理论上研究量子计算机的物理实现的体系有几十种，作为实验研究方向的有十余种。
　　由法国和瑞士科学家所实现的量子操作，是用不同能量的光子，照射束缚在有相对的反射镜构成的光陷阱中的低温铷原子团；原子团的能级被改变，就是“写”操作，因为这些原子由于玻色－爱因斯坦凝聚而呈相同的状态。
　　瑞士苏黎世量子电动力学研究所的蒂尔曼·艾斯林格（Tilman Esslinger）解释说，在低温玻色－爱因斯坦凝聚下，铷原子团不存在热漂移，所以它存储的数据能够维持更长的时间。他们所设计的光陷阱只有0.04微米宽，是利用激光蒸发金属附着在光纤表面构成。
　　当然，目前被应用更广泛的方法还是利用电场或磁场操作电子自旋状态，来实现量子操作。
　　今年11月1日，荷兰代夫特技术大学科学家在美国科学促进会《科学快报》网站上，发布研究结果称，他们利用电场成功地控制了单个电子的自旋，这种方法相比用磁场控制电子自旋更加简便。
　　目前，量子计算机还有几大障碍难以跨越：一是如何让粒子长时间保持量子状态，即保持相干性；二是如何让尽量多的粒子实现共同计算，即实现可集成性。
　　因为处于量子状态的粒子，往往由于与周围环境的相互作用而失去量子特性，这一过程称为“退相干”。中国科学技术大学量子信息重点实验室主任郭光灿院士对《财经》记者表示，基于量子光学的量子计算，包括操作束缚在腔、离子阱中的原子和离子或者原子、离子的能级等，可以解决相干性的问题，却难以实现集成。
　　而包括超导量子干涉或半导体材料量子点的操作，自旋、能级、磁通量、相位都可以作为可操作的目标的固态量子计算，虽然容易扩充形成纠缠，但相干性又不好。

责任编辑： 整理时间：2007-12-3 9:56:36

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