芝加哥大学将IBM最大的量子计算机变成量子材料

在《物理评论研究》上发表的一项突破性研究中，芝加哥大学的一组科学家宣布，他们能够将IBM最大的量子计算机本身变成一种量子材料。

他们对计算机进行编程，使其变成一种叫做激子凝聚物的量子材料，这种材料最近才被证明存在。这种凝结物因其在未来技术中的潜力而被确认，因为它们可以以几乎零损耗的方式传导能量。这如此令人兴奋的原因是，它表明你可以使用量子计算机作为可编程实验本身。

世界各地科学家近几年来探索物理学中一种叫做激子凝聚体的状态。物理学家们对这类新奇的物理状态非常感兴趣，部分原因是过去的发现塑造了重要技术的发展；例如，一种叫做超导体的物质构成了核磁共振成像机的基础。

虽然半个世纪前就已经预测到了激子凝聚体，但直到最近，还没有人能够在实验室中真正使其工作，而不必使用极强的磁场。但它们让科学家们很感兴趣，因为它们可以毫无损耗地传输能量，这是我们所知的其他材料都做不到的。如果物理学家更好地理解它们，它们有可能最终形成令人难以置信的节能材料的基础。

为了制造激子凝结物，科学家们将一种由粒子晶格组成的材料，冷却到华氏零下270度以下，然后哄骗它形成称为激子的粒子对。然后，他们使这些粒子对变得纠缠在一起，这是一种量子现象，粒子的命运被绑在一起。但这一切都非常棘手，科学家们只能创造出少数几次激子凝结物。激子凝聚物是最量子力学的状态之一，这意味着它与科学家们习惯于处理的经典物理学日常属性相差非常非常远。

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现在IBM将其量子计算机提供给世界各地的人测试他们的算法；该公司同意将其最大的、名为罗切斯特的量子计算机借给芝加哥大学进行实验。研究生LeeAnn Sager和Scott Smart写了一套算法，把罗切斯特的每个量子位都当作一个激子。量子计算机是通过纠缠其位来工作的，所以一旦计算机处于活跃状态，整个就变成了激子凝结体。

LeeAnn Sager表示，这是一个非常酷的结果，部分原因是我们发现，由于目前量子计算机的噪声，凝结物并不是作为一个单一的大凝结物出现的，而是一个较小的凝结物的集合。这项研究表明，量子计算机可以成为研究激子凝聚物本身的有用平台。我们有能力对量子计算机进行编程，使其像激子凝聚物一样行动，这可能对激发或实现激子凝聚物的潜力，比如节能材料非常有帮助。

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