四個離子的 Quantum Entanglement [複製鏈接]

大眾義工

Youth II

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電梯直達

樓主

發表於 2013-10-4 19:44:14 |只看該作者 |倒序瀏覽

　　在美國科羅拉多州 Boulder 的 Natoinal Institute of Standards and Technology (NIST) 的研究人員宣佈他們在 quantum entanglement 上取得重要的進步。這個進展讓我們與量子電腦的距離又更接近一步。
　　量子力學的基本理論建立於 1930 年代，但是直到最近才科學家才開始思考量子力學在資訊科學中的應用。在量子力學中，電腦的位元是以量子態來表達，例如光子極化的方向等等。但是由於量子力學的疊加原理，使得每個量子位元的組態比傳統電腦多的多，這代表了量子電腦有更大的能力來作平行處理。但是這中間有個最大的難題就是，為了執行量子運算，所有的量子位元 (qubit) 必須處在 entangled 的狀態，也就是說所有的粒子必須處在未偵測前的不確定狀態。
　　維持這樣一個 entanglement 的狀態是極端困難的，到目前為止科學家只能維持兩個或三個量子位元在 entaglement 的狀態上，在這種情況下根本無法作任何有用的運算。這也是至今量子電腦發展上最大的障礙，沒有人知道到底該如何製造一個至少要包含幾千個量子位元的量子電腦。
　　在建造了一個包含四個 entangled 的量子位元的系統，使用無線電波將鈹 (Be) 離子限制在電磁場的陷阱中，而鈹離子的兩個自旋態則對應到電腦的 1 與 0 。並且使用雷射脈衝將四個離子置入 entangled 狀態。
　　Sackett 等人的的系統建立了多粒子 entanglement 的原則，並且顯示這樣的系統可以以一個單一步驟達成，並且所花的時間不會隨著量子位元數目的增加而增加的太快。他們還表示即使這個系統只有四個量子位元，可是還是可以作成一些最初期的量子電腦的應用。
　　量子電腦的概念為透過量子力學的應用，提高微處理器的速度，將電晶體壓縮到原子般的體積大小，以在極小的面積內於入數十億顆的電晶體，讓資料以近光速的速度傳輸。因此，利用量子狀態來進行資訊處理的電股設備，就稱為量子電腦。
　　在量子電腦中，利用原子的能階代表資訊的0與1，以氫原子的基態表示0，以激發態表示1。
　　有朝一日，量子電腦真的能成為事實，除了速度快以外，它還能做到許多當前電腦做不到的事。目前，量子電腦已經由「史前時代」進入了「實驗時代」了，人們在找尋更多適用於量子電腦的計算法則，以能充分發揮量子電腦的功效。雖然，我們還不知道量子電腦的研究何時才會變成工程問題，但是，目前的成就已足使每個人振奮了。

布洛赫球面乃一種對於二階量子系統之純態空間的幾何表示法，是建立量子電腦的基礎。