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世界上第一个具有基本运算能力的固态量子处理器最近在美国耶鲁大学问世。科学家说,这项成果使量子计算机研究又向前迈进了一步。
量子处理器分为固态和非固态,前者采用半导体和超导体等元件制造,后者利用光子和原子等外加磁场制造。从耶鲁大学28日公布的固态量子处理器图片看,它类似于传统计算机芯片,这是实用化的必要条件。

参与研究的耶鲁大学教授罗伯特·舍埃尔科普夫说,制造出“看上去和感觉都更像传统微处理器”的量子处理器,并使其进行简单运算,这还是第一次。

    耶鲁大学的固态量子处理器具有两个量子位,由铝原子制成。量子位是量子信息的基本单位,它类似于传统计算机识别的二进制位“0”和“1”,不同的是,二进制位要么是“0”,要么是“1”,它却可同时为“0”和“1”。

    量子位的独特性质极大地提高了量子处理器的存储和处理能力。在实验室里,耶鲁大学研究人员使用固态量子处理器在电话簿里查询某人的电话号码,传统方法是逐个查询,这耗费时间,量子处理器却是一次完成。

    搜索运算尽管简单,但在以前却是不可能完成的任务。研究人员说,10年前所制造的量子位状态只能持续1纳秒(1秒等于10亿纳秒)左右,时间太短,而他们则把量子位状态持续时间提高到1微秒(1秒等于100万微秒),是此前的1000倍,从而使一些简单的运算得以进行。

    研究人员下一步计划继续提高量子位状态的持续时间,并增加处理器的量子位数量,这样处理器的处理能力会得到极大提高,一些复杂运算也能够执行。舍埃尔科普夫说:“我们距制造实用的量子计算机还很遥远,但这项成果是朝此目标迈出的一大步。”

    这项成果已于28日发表在英国《自然》杂志网络版上。