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国外发现在普通电子产品中产生量子态的方法,或将打破摩尔定律

来源:cnBeta  2019-12-11

芝加哥大学普利兹克分子工程学院的科学家发现了一种在普通的日常电子产品中产生量子态的方法。通过利用量子力学的特性而无需使用奇异的材料或设备,这增加了可以使用当前设备创建量子信息技术的可能性。

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几十年来,计算机行业从摩尔定律中受益,该定律是一条预测法则,可以预测当价格不变时,集成电路上可容纳的元器件的数目,约每隔18-24个月便会增加一倍,性能也将提升一倍。随着这种情况的发展,计算机已经从庞然大物演变成了微型设备。

这也给我们带来了智能手机、互联网以及各种各样的应用,这些改变了我们的生活,而这只能被称为一场革命,但是现在摩尔定律的“终结之日”被认为正在逐渐逼近。随着小型电子设备接近其物理极限,生产更高级的芯片变得越来越困难,价格也越来越昂贵。

这个问题可能使普通消费者至少十年都不会注意到,但是在计算机技术的最前沿,它已经产生了影响。因此,科学家和工程师正在寻找打破摩尔定律的方法。

量子计算是最有前途的领域之一,它是一种遵循量子力学规律调控量子信息单元进行计算的新型计算模式,有利于利用量子态的特殊,违反直觉的特性,从而使信息能够使用量子位(可以是0、1或两者的叠加)来存储。

问题在于当前的量子计算技术依赖于诸如超导金属,悬浮原子或钻石之类的奇特材料。标准电子学被认为过于粗糙,无法支持精细的量子态。但是,芝加哥大学团队的David Awschalom发现,使用碳化硅可以电控制量子态。

作为一个额外的奖励,研究小组发现碳化硅的量子态发射的单光子光的波长接近电信频段。这意味着它们不仅可以在光纤网络上使用,而且可以与现有电子设备结合使用以创建新设备。该团队能够制造出Awschalom所描述的“量子FM收音机”,它能够像收音机一样发出声音一样在很长的距离传输量子信息。

该团队还解决了一个困扰量子技术的难题-噪声。研究小组惊讶地发现,使用二极管可以有效释放噪声的量子信号,并使它几乎完全稳定。

Awschalom表示:“这项工作使我们向能够在全球光纤网络中存储和分配量子信息的系统的实现迈进了一步。这样的量子网络将带来一类新颖的技术,这些技术允许创建无法破解的通信通道,单电子态的隐形传送和量子互联网的实现。”

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