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重大突破:美研发新型“量子桥”技术,或让人工智能更强大
导语:近日,美国桑迪亚国家实验室和哈佛大学科学家首次研发出一种新型“量子桥”技术,该技术可以将大量微型的量子计算机连接起来。研究人员认为,这一成果将推动量子计算的更快发展与实际应用,也将有助于研制更为强大的人工智能系统。
据国外媒体报道,比传统计算机运算速度快1亿倍的微型量子计算机已经面世。但是,一直以来困扰科学家的一个难题就是,如何将这些微型系统以合理适用的大小投入到人工智能等应用领域。近日,美国桑迪亚国家实验室和哈佛大学科学家首次研发出一种新型“量子桥”技术,该技术可以将大量微型的量子计算机连接起来。研究人员认为,这一成果将推动量子计算的更快发展与实际应用,也将有助于研制更为强大的人工智能系统。



_布洛赫球:量子计算的原理通常用“布洛赫球”来进行形象的解释。传统计算机的运行状态只能位于球体的两极之一,即“1”或“0”的状态;而在量子计算机中,其运行状态可能位于布洛赫球面的任何一个位置。_

量子计算技术就是利用亚原子粒子一种特别的属性,即在任何时候都以不止一种状态存在。在传统的计算机中,数据以两种状态来表示,即二进制位“1”或“0”。但是,量子计算机采用的是量子位。量子计算机中的计算过程就是量子位相交互的过程,因此一台量子计算机的功能需要许多量子位支持。

量子计算机之所以很难制造,原因在于到目前为止科学家们仍然未能找到一种简单的方式来控制复杂的量子位系统。美国桑迪亚国家实验室科学家现在研发了一种新型“量子桥”技术。研究人员声称,他们并不像以往那样只建造一台大型量子计算机,而是通过量子桥新技术将大量的微型量子计算机连接起来,从而来解决量子位系统的控制难题。研究项目负责人、美国桑迪亚国家实验室科学家莱安-卡马乔表示,“人们已经制造出微型的量子计算机。也许首个最实用的量子计算系统,并不是一台独立的大型量子计算机,而是一组连接在一起的微型量子计算机。”

新型量子桥技术是通过向钻石中添加杂质实现的。在实验中,桑迪亚国家实验室和哈佛大学科学家采用了聚焦离子束和离子注入机,它们负责将一个个单个离子注入到一块钻石底物的特定位置。然后,研究人员利用一个硅原子替代钻石中的一个碳原子,从而导致该硅原子周围的碳原子“逃离”。这样,硅原子周围就会空出许多空间。通过这种方式,物质看起来是以固态形式存在,但它们的行为属性就好像气态物质一样。

卡马乔介绍说,“我们所做的工作就是根据我们的需求精确地植入硅原子。我们可以植入到成千上万个位置,从而产生可用的量子设备。在此之前,研究人员不得不在一块数微米大的钻石底物中搜寻大约1000个随机出现的非碳原子,其辐射强度要强大到足以达到单个光子的水平才有用。”当硅原子被植入到钻石底物时,负责激光生成的光子将硅电子碰撞到一种更高的能量状态。然后,电子将回到较低的能量状态,因为所有事物都在追求一种尽可能最低的能量水平。当上述过程发生时,它们就会通过不同的频率、强度和偏振发射出携带信息的光量子。“在此项研究中,哈佛大学科学家主要负责进行相关实验,以及操作光学和量子设施。我们主要负责设备制造,以及寻找一种更为灵巧的方式来计算究竟需要植入到钻石底物中的离子数量。”
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