MIT一项新的研究得到了美国陆军研究办公室和美国国家科学基金会的支持。该研究针对量子技术面临的最大挑战“纠错”提出了一个更有效的解决方法,这将可能构成未来各种基于量子技术的重要组成部分,使得量子计算机、量子通信系统、以及高度敏感的传感器系统更加实用。
这项研究发表在《物理评论快报》(《Physical Review Letters》)上,由麻省理工学院研究生David Layden、博士后Mo Chen和核科学与工程学教授Paola Cappellaro共同撰写。
(来源:MIT, David Layden)[/caption]
在钻石晶体中,三个碳原子核(蓝色)围绕着称为氮空位色心的空点(红色),其行为如同单个电子一般。而碳原子核起着量子位的作用,事实证明干扰它们的主要噪声源来自中间的不稳定“电子”。研究人员发现,通过了解主要噪声的单一来源,可以更轻松地对其进行纠错。
研究人员找到了一种方法,将纠错范围限制在最普遍的特定类型的噪音上。他们正在研究的量子系统由碳原子核组成,该碳原子核位于钻石晶体中一种特殊的缺陷附近,该缺陷称为氮空位色心(NV)。这些缺陷的行为就像单个孤立的“电子”一样,它们的存在使得能够控制附近的碳原子核。
但是研究小组发现影响这些原子核的绝大多数噪声来自单一来源:即原子核附近的缺陷自身的随机波动。 这种噪声源可以被精确地模拟出来,而且由于产生的其他噪声源相对较小,因此抑制氮空位色心自身所产生的随机波动将可能会产生重大影响。
由此,研究小组专门针对这种特殊的、占主导地位的噪音源提出了一种不同的纠错策略。到目前为止,这项工作还只是理论性的,研究小组正在积极地在实验室中演示这一原理。 研究人员表示,如果它能如预期那样工作,那么它将构成未来各种基于量子技术的重要组成部分,包括可能解决高度复杂问题的量子计算机、可以免受窥探的量子通信系统、高度敏感的传感器系统等。
作者 | DingD 编辑 | Sakura
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