俄罗斯科学家量子计算机进展,俄、德科学家创造出“不可能”的量子计算机材料...
由俄罗斯国立科技大学超导超材料实验室负责人Alexei Ustinov教授指导的研究人员创造了世界上第一个基于超材料的“镜像”量子比特(mirror qubit)，它可以用作超导电子线路的控制元件。
俄罗斯国立科技大学的科学家与来自德国卡尔斯鲁厄大学和耶拿莱布尼茨光子学技术研究所(Leibniz Institute of Photonic Technology in Jena)的研究人员，共同合作取得了这项突破性进展。
量子计算的出现和量子比特的产生早已被认定为可以创造元原子构成的材料，其状态只能通过量子力学原理来定义，而不是经典物理方程。一直以来，这些想法仍然局限于理论领域，因为它们需要创造特殊的量子比特。
MISiS实验室研究员基里尔·舒尔加(Kirill Shulga)解释说：“一个典型的量子比特由一个包含三个约瑟夫森结的方案组成，指的是由用于构建传统量子比特的两个超导电极组成的量子力学器件。”
但另一方面，俄罗斯和德国研究人员的新“镜像”超材料设备“有五个过渡，与中轴对称”，舒尔加补充说，“我们可以把镜像量子比特想象成一个比普通的超导量子比特更复杂的系统。”
图：镜像量子比特链的显微照片，分别为每厘米表示5微米和每厘米表示20微米的分辨率。圆圈表示约瑟夫森结进入一个单一的量子比特。
科学家指出：“这里的逻辑很简单，用一个复杂的系统，其空间自由度更大，影响其性质的因素也更多。改变我们的超材料的一些外部环境参数，能够灵活打开和关闭这些属性，将镜像量子比特从一种基本状态转移到另一种基本属性。”
在实验过程中，研究人员发现镜像量子比特的超材料可以在两种模式之间切换：首先，量子比特链允许电磁辐射在微波范围内自由通过，同时保持一个量子元件。第二，它锁定了电磁波的通道，同时又构成一个量子系统。
正如MISiS实验室工程师Ilya Besedin所述，在磁场的帮助下，这种超材料可以被用作在现在正在开发的量子计算机各种线路中传输量子信号(即单个光子)的系统中的控制元件。
图：MISiS超材料实验室工程师Ilya Besedin
由于镜像量子比特比传统量子比特复杂几倍，所以这种复杂性理论上可以匹敌甚至超越现代电子计算机的能力，因此这种系统可以用作量子模拟器。
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