跳动城乡网马萨诸塞大学阿默斯特分校领导的科学家们采用了一种称为微波循环器的设备，用于量子计算机，使他们首次能够精确调整量子位(量子计算的基本单位)和微波之间的非互易性程度- 谐振腔。
精确调节不可逆程度的能力是量子信息处理中的重要工具。在此过程中，包括芝加哥大学合作者在内的团队得出了一种通用且广泛适用的理论，该理论简化并扩展了对非互惠的旧理解，以便未来有关类似主题的工作可以利用该团队的模型，即使在使用不同的模型时也是如此。组件和平台。
该研究发表在《科学进展》上。
量子计算与我们每天所做的基于位的计算有着根本的不同。位是一条信息，通常表示为 0 或 1。位是构成电子世界的所有软件、网站和电子邮件的基础。
相比之下，量子计算依赖于“量子位”或“量子位”，它们与常规位类似，只是它们由量子对象的两种状态的“量子叠加”表示。量子态下的物质表现得非常不同，这意味着量子位不会被降级为只有 0 或 1，它们可以同时是 0 或 1，这听起来像魔术，但这是由量子定律明确定义的机械师。量子叠加的这种特性导致量子计算机的功率能力增强。
此外，一种称为“非互易性”的属性可以为量子计算创造更多途径，以利用量子世界的潜力。
“想象一下两个人之间的对话，”麻省大学阿默斯特分校物理学研究生、该论文的作者之一肖恩·范格尔德恩 (Sean van Geldern) 说。 “完全互惠是指对话中的每个人分享等量的信息。非互惠是指一个人分享的信息比另一个人少一点。”
麻省大学阿默斯特分校物理学助理教授、资深作者 Chen Wang 表示：“这在量子计算中是可取的，因为在许多计算场景中，你希望提供大量数据访问权限，但又不赋予任何人改变或降低数据质量的权力。”数据。”
为了控制非互易性，主要作者、麻省大学阿默斯特分校物理学研究生王英英和她的合著者进行了一系列模拟，以确定循环器改变其非互易性所需的设计和特性。然后，他们建造了循环器并进行了一系列实验，不仅是为了证明他们的概念，也是为了准确理解他们的设备如何实现非互易性。
在此过程中，他们能够将模型(包含详细说明如何构建特定设备的 16 个参数)修改为仅包含 6 个参数的更简单、更通用的模型。这个经过修改的、更通用的模型比最初的、更具体的模型更有用，因为它广泛适用于一系列未来的研究工作。
该团队建造的“集成不可逆装置”看起来像一个“Y”。 “Y”的中心是循环器，它就像调解量子相互作用的微波信号的交通环岛。其中一条腿是腔端口，这是一个承载电磁场的谐振超导腔。 “Y”的另一条腿承载着印刷在蓝宝石上的量子位。最后一段是输出端口。
“如果我们通过用光子轰击超导电磁场来改变它，”王英英说，“我们会看到量子位以可预测和可控的方式做出反应，这意味着我们可以准确地调整我们想要的互易性。我们生成的简化模型以这样的方式描述了我们的系统：可以计算外部参数来调整精确的不可逆性程度。”
Chen Wang 表示：“这是将非感受性嵌入到量子计算设备中的首次演示，它为设计更复杂的量子计算硬件打开了大门。”
