科学家设计原子纠缠方案解决量子存储难题

据国外媒体报道，量子系统内部非常脆弱，因为任何一点来自外部世界的细小干扰都会使整个系统状态崩溃。这一特性令量子存储的实现困难重重，因为很难确定其 是否成功保存输入的信息。为了解决这一难题，科学家们一直在摸索如何实现会纠错的量子存储。如今，英美等国研究人员已初步设计出一套相对简单的方案，可提 供量子错误控制：让来自两种不同元素的原子相互纠缠，实现操控一个原子的同时不影响另一个原子。研究人员表示，这个方案不仅高效，还能用于打造量子逻辑 门，同时证实量子纠缠行为的精确度比经典物理行为高40个标准差。 +i^@QNOa  
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科学家曾实现过不同类型粒子的纠缠，比如，一个原子与光子纠缠，这样光子就可以将信息传输至别处，这无疑是量子计算机的必须条件。在近期发表的两篇论文中，研究人员尝试纠缠不同类型的原子。如果在比特的存储和备份中使用相同类型的原子，那么总会出现这样一种情况，即存储信息的光子会分散并撞到某个备份。如果使用不同元素的原子，那么它们就会对光的不同波长产生不同发应，因此操控一个原子时不会影响另一个原子。牛津大学实验室的研究人员表示：“这种方法可以保护存储量子位不受影响，即便其它量子位正进行逻辑运算，或被用作其它处理单元的光子接口。” a;bmZh  
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牛津大学研究小组通过使用两个不同的钙同位素进行实验。来自国家标准与技术研究所及华盛顿大学的另一个研究小组则表示，他们使用的是完全不同的两个原子：铍原子和镁原子。钙原子保持状态的时间约为一分钟，而铍原子保持状态的时间为一秒半，在量子位条件下看起来比较稳定。两个研究小组都确切地表示，实验中的原子发生纠缠的可能性极高：一个可能性为。998，另一个为。979。国家标准与技术研究所研究人员甚至表示，可以通过观测镁原子的状态，追踪铍原子的状态变化。 n x4:n@J  
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量子系统特性的真正测试涉及许多方程，也就是著名的贝尔不等式。在某个临界值以下，经典物理行为可能有数值；而在该临界值以上，则是量子力学有数值。牛津大学研究小组在实验中证实，量子系统比经典物理行为高15个标准差，而国家标准与技术研究所的研究小组的结论为40个标准差。很显然，这些量子系统的确相互纠缠。来自国家标准与技术研究所的研究小组还表示，它们的方案可被用于量子处理，通过排列一系列铍/镁原子对，可以构建两种类型的量子逻辑门：CNOT和SWAP。 O{^8dwg  
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当然，需要承认的是，这些实验因其局限性皆难以论证，因为研究人员尚未打造出一个能工作的量子计算机，即使是有效计算都无法进行。他们仅成功地提供了一个量子计算机可能有用的组件。整合这些组件的方式越多，成功研究量子系统的可能性就越大。