量子比特是未來(lái)量子計(jì)算機(jī)的基本構(gòu)建單位，主要用來(lái)存儲(chǔ)量子信息。該研究團(tuán)隊(duì)之前制造的量子數(shù)據(jù)傳輸總線（量子客車）使得量子比特可以一個(gè)一個(gè)連接起來(lái)，從而實(shí)現(xiàn)信息傳遞。量子總線由空腔（cavity）組成，其可讓單個(gè)微波光量子偽裝成標(biāo)準(zhǔn)波，還能在短時(shí)間內(nèi)儲(chǔ)存量子位。某量子位中的信息被編碼后，在轉(zhuǎn)移到另一量子位前可在空腔中儲(chǔ)存10納秒。
NIST研制的新開(kāi)關(guān)是一個(gè)射頻量子擾動(dòng)超導(dǎo)探測(cè)器（SQUID），也是一個(gè)磁場(chǎng)探測(cè)器。一個(gè)電壓脈沖將一個(gè)單元的能量（單個(gè)微波光量子）施加于一個(gè)量子比特上，就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)電路。通過(guò)協(xié)調(diào)施加于SQUID上的磁場(chǎng)，科學(xué)家能夠改變位于量子比特和空腔之間的單個(gè)光量子攜帶的能量或者傳輸率，因此，該開(kāi)關(guān)能夠穩(wěn)定地“協(xié)調(diào)”量子比特和量子客車之間相互作用的比率，從100兆赫茲到接近0赫茲。
該研究團(tuán)隊(duì)的領(lǐng)導(dǎo)人、NIST的物理學(xué)家雷·斯曼德稱，這個(gè)技術(shù)突破將有助于研究人員靈活控制一個(gè)復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)中的許多電路的各個(gè)組成元素之間的相互作用，實(shí)用級(jí)的量子計(jì)算機(jī)也擁有非常復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)，所以，新研究突破也有助于量子計(jì)算機(jī)更好地工作。
斯曼德研究團(tuán)隊(duì)也已經(jīng)證明，適用于兩個(gè)或者三個(gè)超導(dǎo)量子比特的開(kāi)關(guān)會(huì)糾纏在一起，但是，新開(kāi)關(guān)首次實(shí)現(xiàn)了其一段時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的量子行為是可預(yù)測(cè)的，并且其與單個(gè)微波光量子之間的交換行為也是可控的。斯曼德表示，我們讓量子比特、開(kāi)關(guān)和空腔三個(gè)不同的組件相互協(xié)調(diào)有效地工作，沒(méi)有能量損失。
據(jù)悉，所有這些組件（量子比特、開(kāi)關(guān)和空腔）都由鋁制造。科學(xué)家采用疊層的方式，將這些元件建造在一個(gè)藍(lán)寶石的芯片上。
（轉(zhuǎn)載）
