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美國國家標準與技術研究院(NIST)又在量子計算機的研究上邁進一步，該機構成功結合微波(microwaves)與偏振激光(polarized lasers)，對單獨量子位(quantum bits，qubits,)進行讀寫。研究人員并表示將把所研發的原型技術應用到可一臺可運作的量子計算機。 “我們利用微波來進行讀與寫，偏振雷射光則是用來選取將被讀取或是寫入的原子；”NIST旗下聯合量子研究所(Joint Quantum Institute)的Trey Porto表示。 量子計算機據說能協助解開許多今日的難題。透過對量子位進行編碼，能同時代表0或是1──這個原理稱為疊加(superposition)；因此量子計算機能省略許多一般計算機所需的步驟，連續地篩選每個可能的運算值。 而量子計算機技術的挑戰，則在于如何在不擾亂讓量子位有用處、卻很脆弱的疊加狀態之情況下，控制該種計算機的處理步驟。這對相鄰近的量子位來說尤其棘手，因為每當對單個量子位進行讀寫，就會擾亂鄰近量子點的狀態。 用激光學晶格(藍色)來隔離與控制銣原子(紅色) NIST的研究人員聲稱已經找到解決以上問題的一種方法，即利用偏振激光束的精確度來選擇原子；這種方法能讓個別量子位被微波讀寫，又不擾亂鄰近量子位的狀態。 研究人員是將一個個單獨的銣原子(rubidium atoms)，放置在用激光束做成的光學晶格(optical lattice)，在量子能源狀態(quantum energy states)下儲存量子位。銣元子能產生8種不同的能源狀態，NIST的研究團隊選擇了兩種“記憶”狀態來代表0與1。 該研究團隊接下來選擇第二組的“控制”能源狀態，做為前面“記憶”組的閘門；而透過將“記憶”與“控制”組內的量子位相互交替，研究人員就能在不打擾鄰近量子位的狀態下，進行對個別量子位的讀寫。 “利用微波，可控制銣原子在記憶與控制狀態間轉換；”Porto表示：“偏振激光則用以選擇要轉換狀態的原子。而用以轉換銣原子狀態的微波脈沖，允許個別控制單獨的銣原子。”目前NIST正試圖將這種技術應用在實際的量子計算機中。 |
