芝加哥大學先鋒實驗將IBM最大的量子計算機變成了量子材料

在《物理評論研究》上發表的一項突破性研究中,芝加哥大學的一組科學家宣布,他們能夠將IBM最大的量子計算機本身變成一種量子材料。

他們對計算機進行編程,使其變成一種叫做激子凝聚物的量子材料,這種材料最近才被證明存在。這種凝結物因其在未來技術中的潛力而被確認,因為它們可以以幾乎零損耗的方式傳導能量。這如此令人興奮的原因是,它表明你可以使用量子計算機作為可編程實驗本身。

世界各地科學家近幾年來探索物理學中一種叫做激子凝聚體的狀態。物理學家們對這類新奇的物理狀態非常感興趣,部分原因是過去的發現塑造了重要技術的發展;例如,一種叫做超導體的物質構成了核磁共振成像機的基礎。

雖然半個世紀前就已經預測到了激子凝聚體,但直到最近,還沒有人能夠在實驗室中真正使其工作,而不必使用極強的磁場。但它們讓科學家們很感興趣,因為它們可以毫無損耗地傳輸能量,這是我們所知的其他材料都做不到的。如果物理學家更好地理解它們,它們有可能最終形成令人難以置信的節能材料的基礎。

為了製造激子凝結物,科學家們將一種由粒子晶格組成的材料,冷卻到華氏零下270度以下,然後哄騙它形成稱為激子的粒子對。然後,他們使這些粒子對變得糾纏在一起,這是一種量子現象,粒子的命運被綁在一起。但這一切都非常棘手,科學家們只能創造出少數幾次激子凝結物。激子凝聚物是最量子力學的狀態之一,這意味着它與科學家們習慣於處理的經典物理學日常屬性相差非常非常遠。

現在IBM將其量子計算機提供給世界各地的人測試他們的算法;該公司同意將其最大的、名為羅切斯特的量子計算機借給芝加哥大學進行實驗。研究生LeeAnn Sager和Scott Smart寫了一套算法,把羅切斯特的每個量子位都當作一個激子。量子計算機是通過糾纏其位來工作的,所以一旦計算機處於活躍狀態,整個就變成了激子凝結體。

LeeAnn Sager表示,這是一個非常酷的結果,部分原因是我們發現,由於目前量子計算機的噪聲,凝結物並不是作為一個單一的大凝結物出現的,而是一個較小的凝結物的集合。這項研究表明,量子計算機可以成為研究激子凝聚物本身的有用平台。我們有能力對量子計算機進行編程,使其像激子凝聚物一樣行動,這可能對激發或實現激子凝聚物的潛力,比如節能材料非常有幫助。

芝加哥大學先鋒實驗將IBM最大的量子計算機變成了量子材料

來源:cnBeta