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可控的几何相移量子计算机

admin  发表于 2017年09月17日

据英国Nature,2000,403:869报道,英国学者利用核磁共振技术实现了可控的几何相移量子计算机。

近几年来,量子计算机的研究在实验上取得了很大突破。由于它较经典计算机在运算速度、安全性等方面具有无可比拟的优越性,使得各国在这方面研究都投入了很多力量。

量子计算机的核心是量子逻辑门。对量子逻辑门的操作主要是对相应的量子态作幺正变换。量子逻辑门在实验上的实现方法已有多种,其中包括核磁共振方式。20世纪80年代,人们已发现量子系统中态的相位不仅有熟知的动力学相位,而且存在着依赖于路径变化的几何相位(又称贝里相位)。核磁共振方式也曾被用来作为探测贝里相位的实验手段之一,并取得了成功。

牛津大学的乔纳森(A.J.Jonathan)等人将几何相位与量子计算机联系起来。他们利用核磁共振技术,通过调控几何相位的大小而实现了对量子逻辑门的操作。他们采用CHCl3作为实验样品,以其中的1H原子与13C原子的核自旋构成量子逻辑门中两个量子比特的载体,用核磁共振谱仪调制出几何相位,然后选取不同的态参数路径使相位保持不变或反相,造成自旋不变或反转,从而实现量子逻辑门的可控操作。

该实验的理论方案虽早已被人们提出,但在实验上取得成功尚属首次。这一进展证明了将非阿贝尔的几何相位引入量子计算的实验可能性,对量子信息的进一步发展无疑有着积极的促进作用。

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