量子计算利用单个原子的核....量子信息：在硅中使用单个核自旋进行计算。一支由澳大利亚工程师领导的研究团队已经成功创建了基于硅中单个磷原子的核自旋的第一个可工作的量子比特，这将为未来超强大的量子计算机带来显著改善的数据处理能力。今天发表在《自然》期刊上的里程碑论文描述了如何利用磷原子的核自旋或磁定向记录和读取量子信息，以创纪录的准确性。在这项实验中，研究人员控制了核的方向，实际上“写入”了任意值到其自旋上，然后能够“读出”这个值。他们观察到了核自旋在北和南之间的量子振荡以及那两个方向的所有量子叠加状态——自旋同时存在于这两种状态中。“我们取得了99.8%的读出准确率，这为固态设备中量子比特的准确性设立了新的标准，”来自新南威尔士大学电气工程与电信学院的科学家安德鲁·杜拉克教授如此说道。该论文的主要作者是来自新南威尔士大学的量子自旋控制组的博士研究生杰里德·普拉，由同样来自新南威尔士大学的安德烈·莫瑞洛副教授领导。莫瑞洛和杜拉克是澳大利亚量子计算和通信技术卓越中心的项目经理。这项合作还包括墨尔本大学、伦敦大学学院和荷兰特文特大学的研究人员。核量子比特与离子阱竞争顶级量子比特。这种核自旋量子位的准确性意味着它接近许多人认为已实现的最“完美”量子比特的水平——一个孤立在真空室内的电磁阱内的单个原子。这种“离子阱”技术的先驱者获得了2012年诺贝尔物理学奖。安德烈·莫瑞洛副教授说：“我们的核自旋量子比特本质上达到了那个水平，但它不是在真空室内被困——它在一个硅芯片内，可以像普通集成电路一样被接线和操作。”这是一个巨大的好处，莫瑞洛说。硅是微电子行业中的主导材料，通过使用这种材料，新南威尔士大学开发的技术将更容易实现规模化并符合现有的行业标准。核自旋比电子自旋量子位。在2012年9月，同一新南威尔士大学团队在《自然》杂志上报告了基于嵌入硅中的磷原子束缚电子的第一个功能性量子比特，“写入”信息到其自旋然后“读出”自旋状态。“电子自旋量子位可能将作为未来量子计算机主要的‘处理器’比特。这是未来的关键焦点，并将与其他电子量子位相结合执行操作。”然而，核也提供了有趣的可能性.。核是原子的核心，包含其大部分质量，大约比电子轨道决定的原子整体大小小一百万倍，也比电子磁性小两千倍。这导致两个后果：它很难测量，但也几乎不受外界的磁噪音或电干扰影响。因此，核自旋具有出色的相干时间——这决定了在执行精妙的量子操作期间可发生最少错误的时间。先前在钻石中氮-空位的开拓性研究已经展示了核自旋作为量子比特的潜力，但这是首次成功在硅中实现。杜拉克说：“使用核自旋作为量子比特的关键好处是存储在其中的信息可以持续很长时间，相对于计算所需的时间，这意味着在计算过程中几乎不会发生错误。”核自旋比特也可以与电子量子位集成，发挥重要的存储功能，或者辅助电子之间的量子逻辑操作。量子计算的好处。一个功能性的量子计算机将在三个关键领域提供更快的计算：搜索大型数据库、破解大多数现代加密形式以及建模原子系统如生物分子和药物。因此，它们将对金融和卫生保健行业、政府、安全与国防机构产生巨大用处。功能性的量子计算机还将为新型的计算应用和解决方案打开大门，目前很难预测。量子计算机的工作原理。在当前的计算中，信息以经典比特表示.这些始终是零或一——物理上由一个晶体管设备的开关打开或关闭来表示.将量子数据编码到单个电子自旋、绑定到单个磷原子上.有一个指向北方的自旋代表1，而一个指向南方的自旋代表0——但在量子领域，粒子有一个独特的能力同时存在于两种不同的状态，这种效应被称为量子叠加.这是导致量子计算机迅速解决复杂、数据密集型问题的特性之一。量子计算利用单个原子的核心
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量子信息：在硅中使用单个核自旋进行计算
澳大利亚工程师领导的研究团队创造了第一个基于硅中单个磷原子核自旋的工作量子比特，为未来超强大量子计算机中的数据处理提供了突破性的机会。
今天在《自然》杂志上发表的一篇里程碑论文描述了如何使用磷原子的核自旋或磁方向写入和读取具有创纪录准确性的量子信息，类似于现代电子器件中使用的硅晶体管。磷原子的核是一个非常微弱的磁体，可以想象为一个指南针针，可以指向北或南。这些北或南的位置相当于二进制码中的零和一，控制传统计算。在这个实验中，研究人员控制了核的方向，实际上“写入”一个任意值到其自旋上，然后能够“读取”出该值。他们观察到自旋在北和南之间的量子振荡，以及这两个方向的所有量子叠加——即自旋同时存在于这两种状态。
EE&T科学家安德鲁·杜拉克(Sceintia Professor Andrew Dzurak)表示：“我们实现了99.8%的读出准确度，这为固态设备中量子比特的准确度设立了新的基准。”这篇论文的主要作者是UNSW量子自旋控制小组的博士生贾里德·普拉(Jaryyd Pla)，该小组由指导教授安德烈亚·莫雷洛(Associate Professor Andrea Morello)领导，莫雷洛和杜拉克是澳大利亚量子计算与通信技术卓越中心(CQC2T)的项目经理。合作伙伴还包括墨尔本大学、伦敦大学学院和荷兰特文特大学的研究人员。
核自旋比离子阱顶级量子比特更准确
这种核自旋量子比特的准确度意味着它接近许多人认为最“完美”的量子比特——在真空腔内的电磁陷阱中单个原子。这种“离子阱”技术的开创者被授予2012年诺贝尔物理学奖。
“我们的核自旋量子比特基本上达到了那个水平，但它不在一个真空腔中——而是在一个硅芯片中，可以像普通集成电路一样通过电气方式连接和操作，”EE&T的安德烈亚·莫雷洛(Associate Professor Andrea Morello)说。这是一个巨大的优势，莫雷洛认为。硅是微电子工业中的主导材料，通过使用这种材料，UNSW开发的技术将更容易扩展，并融入现有的行业标准。
核自旋比电子自旋有竞争优势
这种核自旋量子比特的准确度意味着它接近许多人认为最“完美”的量子比特——在真空腔内的电磁陷阱中单个原子。这种“离子阱”技术的开创者被授予2012年诺贝尔物理学奖。
“我们的核自旋量子比特基本上达到了那个水平，但它不在一个真空腔中——而是在一个硅芯片中，可以像普通集成电路一样通过电气方式连接和操作，”EE&T的安德烈亚·莫雷洛(Associate Professor Andrea Morello)说。这是一个巨大的优势，莫雷洛认为。硅是微电子工业中的主导材料，通过使用这种材料，UNSW开发的技术将更容易扩展，并融入现有的行业标准。
核自旋比电子自旋有竞争优势
这种核自旋量子比特的准确度意味着它接近许多人认为最“完美”的量子比特——在真空腔内的电磁陷阱中单个原子。这种“离子阱”技术的开创者被授予2012年诺贝尔物理学奖。
“我们的核自旋量子比特基本上达到了那个水平，但它不在一个真空腔中——而是在一个硅芯片中，可以像普通集成电路一样通过电气方式连接和操作，”EE&T的安德烈亚·莫雷洛(Associate Professor Andrea Morello)说。这是一个巨大的优势，莫雷洛认为。硅是微电子工业中的主导材料，通过使用这种材料，UNSW开发的技术将更容易扩展，并融入现有的行业标准。
https://www.unsw.edu.au/
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