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这样的量子计算机 是否让你大跌眼镜?

2018-01-02凯米

科学之谜 2018年10期
关键词:实验室计算机设备

凯米

在耶鲁大学附近的一家初创公司里,有一间洁净却拥挤不堪的实验室。天花板下缠绕着错综复杂的管线,地板上堆放着电子设备和制冷泵。这一堆看似杂乱无章的设备其实是一台计算机,它与世界上的任何一台计算机都不同,它是一台量子计算机。

耶鲁大学的罗伯特·舍尔科普夫和米歇尔·德沃雷特设计了这台机器,目的是实现科学家长期以来的梦想——量子计算。这样的计算基于量子力学中的一个叠加概念,即粒子可以同时处于两种状态,就像一枚快速旋转的硬币,它既是正面又是背面。传统的计算机芯片,无论是在你手机上的还是超级计算機所配备的,都拥有以二进制代码处理信息的晶体管:一切都是“0”或“1”。量子计算机使用量子比特,它既可以是“0”,也可以是“1”。这样的机器可以更快地解决问题。

但是,量子比特是脆弱的,任何干扰都可能导致计算混乱。罗伯特·舍尔科普夫和米歇尔·德沃雷特率先提出了一种稳定它们的方法:通过在超导体(一定温度下电阻为零的材料)中构建量子比特。这样,他们创造了量子程序不受干扰的空间。从他们的实验室里可以看到,这需要巨型冷却箱来帮助小器件处理大问题。

量子计算机的冷却箱

为了创造比周围环境更冷的空间,压缩泵将氦制冷剂驱入铜管。氦气在循环过程中,它会被压缩,液化,从而制造低温。需要一天的时间,冷却箱内的温度才能达到近乎绝对零度的工作温度。

量子比特模块

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