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量子信號放大器抗噪性能接近極致

發(fā)布時間:2010-05-12 作者: 來源: 瀏覽:1006

      據(jù)美國物理學(xué)家組織網(wǎng)5月6日(北京時間)報道,來自美國的研究團(tuán)隊研制出一種量子計算機信號放大器,能夠傳輸小到一個光量子所包含的微弱信號,而且產(chǎn)生的“噪聲”非常少,幾乎達(dá)到了量子計算機的理想要求。相關(guān)研究發(fā)表在5月6日出版的《自然》雜志上。

  量子計算機和手機一樣,依靠復(fù)雜的微波放大器來確保信息能夠被精確地接收和還原。然而,所有的放大器都有天生的缺陷,其中最大的缺陷在于它們會隨機產(chǎn)生噪聲,這些噪聲會讓信號變得模糊。在量子物理學(xué)層面,海森堡不確定性原理表明,不管放大器做得多么好,少量的“噪聲”都是不可避免的。

  該研究團(tuán)隊的領(lǐng)導(dǎo)者之一、耶魯大學(xué)應(yīng)用物理學(xué)教授米歇爾?德沃雷表示,量子計算機如果要想獲得其理論上具備的巨大潛力,需要新的放大器,其應(yīng)能傳輸小到一個光量子(也稱光子,是光線中攜帶能量的粒子)所包含的微弱信號。

  德沃雷和耶魯大學(xué)物理學(xué)和應(yīng)用物理學(xué)教授、科學(xué)和技術(shù)學(xué)院代理院長史蒂文?格文領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊現(xiàn)已研制出了這種新的實用放大器,該放大器使用了在低溫環(huán)境下工作的超導(dǎo)電路,產(chǎn)生的“噪聲”很少,非常接近量子計算機要求的理想最小值。

  2005年,史蒂文?格文和同事們經(jīng)過12年的摸索之后,向外界展示了如何創(chuàng)建運行在量子位(qubits)上的量子計算機。這種量子計算機用微波代替了原來的激光來控制量子位,采用超導(dǎo)體“庫珀盒”(Cooper box)來存儲振蕩的微波量子,它們可在不改變量子態(tài)的前提下實現(xiàn)讀寫。

  而此次耶魯大學(xué)研制的基于超導(dǎo)電路的量子計算機,則可傳輸對量子態(tài)的控制和測量來說都非常微弱的微波信號。一般的信號強度約為10-18瓦,相當(dāng)于在月球上收到的從地球發(fā)出的手機信號的強度。
 

 

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