Nature:麻省理工人造「巨型原子」问世,量子处理和量子通信合二为一

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一直以来,量子计算机都是一个神秘且「高大上」的存在。中国科学院院士潘建伟曾这样打比方说:如果传统计算机的速度是「自行车」,那么量子计算机的速度就是「飞机」。量子计算机的极高运算速度源于奇妙的量子特性。传统计算机的基础是比特:一切都是「0」或「1」。量子计算机使用量子比特,它既可以是「0」,也可以是「1」。

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就凭这点,量子计算机完胜传统计算机。

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但是,急性子的量子计算机却有一个致命弱点———量子比特十分脆弱,一不留神,就会失去其特殊的量子特性。所以,就会经常出错,还可能在传输信息时迅速衰减。

理论上是没有的,因为本科应该上基础课。当然选修课应该有。

「量子计算机的主要挑战之一,是使量子比特不在同一位置时能交互。」麻省理工学院电子研究实验室主任、电子工程与计算机科学教授William Olive表示,「例如,最近的量子比特可以很容易地交互,但是,该如何远处连接的量子比特在远处交互呢?」

在科学研究方面,也处于举世瞩目的地位。 【全美大学科系排名】 麻省理工学院是美国及世界理工大学之首冠,绝大多数学科都排在全美前三名,有「世界理工大学之最」的美

答案在于反常的光-物质相互作用。

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光子-原子量子结构

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光与其他物质之间的相互作用引起了各种各样的物理反应,一直都被广泛研究。

美国麻省理工学院(简称MIT)是美国和世界上著名的学院之一。她以理工科系为主。但心理学的各个分支在这里都得到广泛的重视并进行着广泛的研究。除了心理学系以外,在M

哈佛物理学教授埃文斯曾说:「设计一个相互作用非常强的系统并不难,但是其中随之产生的、与环境强烈的相互作用也会导致噪音和干扰。因此,你必须让系统环境极其纯净,但这是一个巨大的挑战,因为我们选择在一个完全不同的运作机制下进行实验。我们选用光子的原因,是因为它与一切物质的相互作用都很微弱。」

贝克是马萨诸塞总医院外伤科的负责人,亚诺斯是麻省理工学院的化学教授。贝克在他的 人造皮肤,它不仅起着临时性替代功能,并且可以刺激毛细血管、成纤维细胞和巨噬细胞

与光的波长相比,天然原子小,且呈点状。但超导的「人造原子」不会这样。

000名美国以外的学生)麻省理工学院大学部的1020名额(录取率创MIT历年来最新低)。麻省理工学院2006-2007学年的学杂费是$47,100美元。2006-2007麻省理工学院学生平均

用可见光和微波来驱使它们发出携带量子信息的光子,可以保护量子比特中的信息。

麻省理工学院在2006年Washington Monthly期刊里对美国最有服务及贡献的大学排第一。 麻省理工学院是美国及世界理工大学之首冠,有“世界理工大学之最”的美名。麻省理

此外,即使没有光子从巨大的原子中释放出来,沿着波导的多个量子比特仍然能够相互作用来执行操作。

天魔星是她自己写的恐怖小说的笔名,同时也是她在霹雳MIT的代号,至于187指的就是钱 以这根长发的长度来看,应该不是她自己的头发,感觉比较像是某种纤维或是人造加法,而

巨型人造原子?它是可调节的

、世界大学学术排名(ARWU)世界第四、泰晤士高等教育世界大学排名世界第四。2019-20年,在《泰晤士高等教育》世界大学声誉排名中,麻省理工学院排名世界第二、仅次于哈

简单来说,人造原子实际上是一个超导电路,只是它们的表现得像一个原子。与天然原子一样,它们也能得到电子,被激发,而后也能通过发光的方式将能量释放出去。

济学、哲学、政治学、语言学也同样优秀。其林肯实验室、计算机科学及人工智能实验室、媒体实验室和斯隆管理学院十分著名。有59位诺贝 尔奖得主曾在麻省理工学院Mas

据此,研究人员构造了「巨型原子」。

两个超导量子比特充当巨大的人造原子。这些 「原子」受到保护,不会被退相干,但仍然通过波导相互作用

这种「巨型原子」的特殊性在于,它是可调节的。研究人员可以调整量子比特-波导(即电磁波导)相互作用的强度。这样一来,利用波导加速,脆弱的量子比特就可以在执行高保真操作时免受退相干或自然衰减的影响。

为什么要这么做呢?

一旦计算完成,量子比特与波导耦合(相互作用、相互影响)的强度就会重新调整,量子比特就能够以光子的形式将量子数据释放到波导中。

「将量子比特耦合到波导通常对量子比特操作非常不利,因为这样做会大大缩短量子比特的寿命。」 麻省理工学院研究生、该论文第一作者Bharath Kannan表示, 「但是,为了在整个处理器中释放和传输量子信息,波导又是必不可少的。在这里,我们证明了即使量子比特与波导强耦合,也有可能保持它的相干性。然后我们就有能力决定什么时候释放存储在量子比特中的信息。我们已经展示了如何使用巨型原子来开启和关闭与波导的相互作用。」

量子处理与量子通讯融为一体,2量子比特纠缠的保真度为94%

研究人员说,这代表了一种新的光-物质相互作用机制。由于「巨型原子」本质上是电路,当与波导耦合时,与之相互作用的微波波长一样大的结构。

通过「巨型原子」可以执行低误差量子计算,同时还可以在处理器之间快速共享量子通讯信息。这项工作使量子信息处理和量子通讯成为一体,是向完整的量子平台迈出的关键一步。

据研究人员观察,并入巨型原子的量子比特的相干时间大约为30微秒,这意味着量子比特保持在量子状态的时间,与未耦合到波导的量子比特的相干时间几乎相同,而波导的耦合时间范围在10到100微秒之间。

此外,该研究还演示了2量子比特纠缠的保真度为94%。这是研究人员首次为强耦合波导的量子比特引用双量子比特保真度。因为在这种结构中,使用传统小原子进行此类操作的保真度通常很低。

实验装置

Kannan还表示,通过更多的校准、操作调整程序和优化的硬件设计,保真度可以进一步提高。

 

麻省理工学院(Massachusetts Institute of Technology,MIT)是美国一所综合性私立大学,位于马萨诸塞州的波士顿,查尔斯河(Charles River)将其与波士顿的后湾区(Back Bay)隔开。麻省理工学院无论是在美国还是全世界都有非常重要的影响力,培养了众多对世界产生重大影响的人士,是全球高科技和高等研究的先驱领导大学。MIT的自然及工程科学在世界上享有极佳的声誉,其管理学、经济学、哲学、政治学、语言学也同样优秀。 2012福布斯美国大学排行榜(福布斯杂志发布)第11名[2] 麻省理工学院美国新闻与世界报道2013年排名 第6名 美国新闻与世界报道 2012年排名 第5名 QS世界大学排名 第1名(2012) 世界大学学术排名 第3名 泰晤士报综合排名 第3名 泰晤士报学术声誉排名 第2名 西班牙Web全球大学排名 第1名 美国Princeton Review在2006把MIT命名为全美最难进的大学。 至2011年,MIT已连续十九年在美国大学理工学院排名夺冠。 麻省理工学院在2006年Washington Monthly期刊里对美国最有服务及贡献的大学排第一。 麻省理工学院是美国及世界理工大学之首冠,有“世界理工大学之最”的美名。麻省理工学院拥有全美大学最多的前三名科系排名。 科系/项目 全美排名 科系/项目 全美排名 科系/项目 全美排名 科系/项目 全美排名研究所总排名 第1 工程总排名 第1 数学总排名 第1 物理总排名 第1商学院总排名 第4 生物总排名 第2 化学总排名 第1 计算机科学总排名 第1科技总排名 第1 人文科总排名 第5 地科学总排名 第2 经济总排名 第1政治学总排名 第7 多媒体排名 第1 语言学 第1 脑/认知科学 第1信息管理系统 第1 工商生产管理 第1 企业管理 第4 工业系统 第1生物/医学工程 第2 电脑工程 第1 电气工程 第1 机械工程 第1土木工程 第2 太空科技工程 第1 化学工程 第1 环境工程 第5核能工程 第1 海洋工程 第1 生化工程 第1 系统工程 第4应用数学 第2 离散数学 第1 几何 第1 拓扑数学 第1数学分析 第3 数理逻辑 第4 统计学 第6 密码学 第1材料科学 第1 核能科技 第1 纳米科技 第1 人工智能 第1基因体学 第1 生物化学 第2 分子生物学 第2 细胞生物学 第2生物资讯学 第1 免疫学 第5 微生物学 第2 神经科学 第4电脑程式 第2 电脑系统 第2 电脑理论 第1 个体经济 第1总体经济 第3 国际经济 第3 财政 第2 金融 第5物质物理 第2 量子力学 第1 凝聚态物理 第2 核子/粒子物理 第2分子/原子物理 第1 等离子体 第1 地质学 第2 地球物理学 第2分析化学 第4 无机化学 第1 物理化学 第3 有机化学 第4建筑学 第1 哲学 第5 创业学 第5 生产运作 第1内容来自www.zgxue.com请勿采集。


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