据物理学家组织网近日报道, 瑞典和奥地利物理学家携手, 研制出了单量子比特里德伯门, 这是新型量子计算机——囚禁里德伯离子量子计算机的首个基本元件. 最新研究证明了建造这种量子计算机的可行性, 其有潜力克服目前的量子计算方法面临的扩展问题.
目前, 量子计算机面临的最大问题之一是, 如何增加每个逻辑门中发生纠缠的量子比特的数量, 这对于开发出实用的量子计算设备至关重要. 升级之所以困难, 部分原因在于囚禁离子的系统内常用的多量子比特逻辑门, 会随着量子比特数量的增加而遭遇 '频谱拥挤' 问题. 然而, 囚禁里德伯离子的系统不受频谱拥挤问题的影响, 这就表明, 以囚禁的里德伯离子作为量子比特而研制的量子计算机, 或许能成为升级能力更强的量子计算机.
研究人员在最新一期《物理评论快报》上发表论文称, 他们建造出了首个单量子比特里德伯门. 为了做到这一点, 需要造出单个离子的里德伯相干激发. 他们首先以囚禁于陷阱中的一个锶离子开始, 接着使用激光将离子从低量子态激发到第一激发态, 再将其激发到更高能的里德伯态.
实验的关键之处在于, 里德伯态采用相干方式获得, 这对于建造多量子比特里德伯门至关重要. 研究人员将相干的里德伯激发与量子操控方法相结合, 展示了单量子比特里德伯门. 他们估计, 可将这一单量子比特系统扩展到两个量子比特的系统, 未来还可以添加更多量子比特.
除了潜在的升级优势, 基于囚禁的里德伯离子而研制的量子计算机还拥有其他优势, 包括能更好地控制量子比特, 门运算速度更快等, 他们将进一步研究这些可能性.
研究负责人杰拉德·希金斯表示: '接下来, 我们将测量两个里德伯离子之间强烈的相互作用, 并让其发生纠缠, 囚禁的里德伯离子有潜力生成非常大的纠缠态. '
