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加拿大研究人员在量子技术领域取得突破,为多种研究领域的进步打开了大门

据CTV报道,加拿大研究人员在量子技术发展方面取得了突破,这可能会将当今的超级计算机甩在身后,为医学、化学、网络安全和其他一直遥不可及的领域的进步打开大门。

Photo by Manuel on Unsplash

在周三(当地时间7月13日)发表在《自然》杂志上的一项研究中,来自不列颠哥伦比亚省西蒙菲莎大学的研究人员表示,他们找到了一种在硅芯片中创建量子计算处理器的方法。

主要研究人员斯蒂芬妮·西蒙斯表示,他们用强光束照亮了硅芯片上的微小缺陷。她说,硅芯片中的缺陷充当了信息的载体。她说,当芯片的其他部分传输光线时,微小的缺陷将光线反射回来,变成了一个信使。

硅中有许多自然存在的缺陷。其中一些缺陷可以充当量子比特(量子信息的计量单位)。科学家们把这类缺陷称为自旋量子比特。过去的研究表明,硅可以产生一些行业中最稳定和寿命最长的量子比特。

研究报告写道:“这些结果为构建硅集成的、电信频段的量子信息网络提供了直接机会。”

西蒙斯是西蒙菲莎大学硅量子技术领域的加拿大研究主席,她说,量子计算所面临的主要挑战是能够在量子比特之间发送信息。

西蒙斯说:“人们以前曾在硅中使用自旋量子比特或硅缺陷,人们以前也曾在硅中处理过光子量子比特。但是没有人像这样把它们结合在一起。”

研究的主要作者丹尼尔·希金博特姆称这一突破“立即带来了希望”,因为研究人员通过结合两个已知但平行的领域,实现了被认为不可能的事情。

希金博特姆说,从20世纪70年代到90年代,人们对硅缺陷进行了广泛的研究,而对量子物理的研究已经进行了几十年。希金博特姆是西蒙菲莎大学物理系的一名博士后。

“在很长一段时间里,人们没有看到硅缺陷中光学技术的任何潜力。但我们真的率先重新审视了这些,并发现了一些在量子技术方面的应用,这当然是了不起的。”

尽管处于萌芽阶段,但西蒙斯表示,量子计算是计算机的未来,可以解决从简单的代数问题到复杂的医药方程或解开太空深层奥秘的公式等问题。

“在这个阶段,我们被我们的想象力所限制。真正能得以发展的事物确实远远超出了我们作为人类的预测能力范围。”

她说,使用硅芯片的优势在于它们可以被普遍使用、被人所理解,并且拥有一个庞大的制造基地。

“我们真的可以让它发挥作用,我们应该能够更快地采取行动,希望能更快地将这种能力纳入主流。”

一些物理学家预测,量子计算机将在大约20年后成为主流,尽管西蒙斯认为其将更快成为主流。

她说,在20世纪50年代,人们认为晶体管背后的技术将主要用于助听器。当时没有人预测到,晶体管背后的物理学原理可以应用到脸书或谷歌上。

她说:“因此,我们必须看看量子技术在几十年内的表现,看看哪些应用确实能引起公众的共鸣。会有很多的应用,因为人们是有创造力的,而这些从根本上说,是我们正在解锁的非常强大的工具。”