穩定的量子位元讓我們更靠近量子電腦一步

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量子電腦可以讓甚至最複雜的運算變得快速和簡單

雖然量子計算承諾對資訊科技起革命作用,這個領域還有很長的一段路要走。量子狀態允許更快、更複雜的計算,但它們非常的脆弱。

現在,來自丹麥尼爾斯波爾研究所(Niels Bohr Institute)的研究人員,展示出一個讓量子資訊不受傷害的”堅固”量子狀態是有可能的。這個稱為馬約蘭那零模式(Majorana zero mode)的狀態,散布在一條奈米線,量子資訊被儲存在橫跨不同的位置上。因此,在一個位置上量測時,不會影響整個狀態。

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量子電腦是基礎於量子的位元,或是量子位元。資訊不僅僅只是被儲存單一個0或1,也是被儲存在一個重疊狀態,一個0與1的組合。這個特性允許計算能力的增強。

不幸的是,這個特性是不穩定的。當進行量測時,這個重疊量子狀態會崩塌成1個0或1個1,而且量子位元會回復成為一個標準位元。在Majorana零模式,資訊以這樣的一個方式被儲存,擾動在奈米線的其中一個末端的其中一個位置,讓整體的狀態受到”保護”,對抗改變。

研究共同作者的Charles Marcus教授在一項聲明說:”我們正在調查一種新類型粒子,叫做Majorana零模式,能夠提供一個基礎給量子資訊。量子資訊受到一個特殊的,誰知道,或許是這些粒子獨有特性的保護,對抗量測。”

" Majorana粒子並不以他們自己的粒子存在,但使用涉及超導體和半導體的一種物質組合,它們能被創造出來。"

這個狀態是被創造在10微米長和0.1微米厚的半導體奈米線上,然後抹上超導鋁。奈米線然後被冷卻到接近絕對零度,並且在強烈的磁場下曝曬,Majorana零模式在這些條件下形成。

發表於本周自然科學雜誌的論文首席作者Sven Albrecht說:"這項保護和Majorana零模式的奇異特性有關。它同時存在奈米線的兩邊末端,但不在中間。為了破壞它的量子狀態,你必須同時在兩邊末端行動,這是不太可能的。"

這項研究第一次展示出這個粒子的特性,這個特性只在2012年被觀察到。研究小組有信心,使用這個新物質和技術,將允許量子電腦領域發展得比以前更快。

來源: Iflscience