月度归档:2014年07月

一个原子+两个光子=量子计算机开关

一种利用单个原子改变单个光子运动轨迹的新技术将有望用于量子计算机,使其拥有当今电脑无法比拟的强大功能。

本周,来自于以色列雷霍沃特的魏茨曼科学研究所(the Weizmann Institute of Science)的研究人员,在《科学》(Science)杂志网络版上发布了一种量子计算机的新式工作原理。简单来说,原子可以处在左旋或右旋的状态,如果原子处在左旋的状态,从左侧穿过的光子能够径直穿过原子,而不改变运动轨迹,如同原子不存在一样。然而,如果光子来自右侧,将/则会被反射回去。同时,相互作用可以使得原子的状态从左旋变为右旋,而“左”、“右”状态可以代表1和0的数字逻辑。
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以研制出首个光子路由装置 可用于量子计算机构建

以色列魏茨曼研究所的科学家们近日研制出世界上首个光子路由装置。该光子路由装置是一种基于单个原子的量子装置,可以实现单光子路由功能。这项发布在《科学》杂志上的重大成果,标志着在构建量子计算机所面临的重重困难中,人类又向前迈进了一步。

示意图显示处在中心位置的橙色单个原子将黄色光子分配到不同方向的路径。
以研制出首个光子路由装置 可用于量子计算机构建
  世界上首个光子路由装置。该装置的核心是一个原子,它可以在两种状态之间切换。被设定的状态为,仅从光纤右边或左边发送单个光子,相应地,装置中心的原子将反射或者传导下一个传入的光子。比如,一个从右边过来的光子沿着自己的路径奔向左边,同时一个从左边过来的光子被反射回去,导致处在中心的原子快速翻转。完全相反的情形是,原子让左边过来的光子正常行进,一旦从右边来的光子逆流而至,这个原子又被快速翻转回来。这种原子基“开关”仅用单个光子就可操作,不需其他额外条件。“从某种意义上讲,这个光学设备类似于能控制电流开关的电子晶体管。”魏茨曼研究所量子光学课题组组长巴拉克·达洋博士说,光子不仅是构成信息流的单位,还具备控制设备的功能。物理学家组织网7月15日(北京时间)报道称,取得这项成果需要充分结合世界上两个最先进的技术。一个是激光制冷和原子捕获技术,另一个是基于芯片和超高品质的微型光学谐振器的制造技术,二者直接结合起来能制备出符合实验要求的光纤。达洋实验室所在的魏茨曼研究所,是世界范围内少有的能同时熟练掌握这两种技术的研究所之一。在研发量子计算机所做的各种努力中,最主要的动力来源于客观存在的量子“叠加态”,这是粒子以不同形态同时存在的一种状态,拥有并行处理巨型数据库的潜能。而且,叠加态的无限期存在,能持续对系统进行监控和测量,防止计算机崩溃。因为量子系统之间完全没有交往,量子系统与其他粒子系统的互动也微乎其微,所以,光子是量子系统之间通信最有前途的候选对象。达洋博士说:“构建量子计算机的道路仍然很长,我们建造的设备演示了一个简单实用的系统,可以应用于所有未来量子计算机的建构。在目前的演示中,单个原子可以做晶体管,也可以做光子间的双向开关,但是在接下来的实验中,我们希望扩展这种单独作用于光子的设备种类,比如新型光子存储器或者逻辑门等。”总编辑圈点牛顿曾经设想光是一束微粒,光像小球一样被平板反射回去,他肯定没想到,三百年后,人们已将单个光子把玩于股掌之中,如同拨弄一颗玻璃弹球。科学家用的“球拍”是一个原子,光子从它那里通过或者反弹,是完全可预料的和可操纵的,如此精细的装置,真可谓巧夺天工。在此类最基础的量子光学元件的基础上,我们未来将拼装出一台量子计算机。它只发光,不发热,呵一口气的能量,就能让它在一块头皮屑大小的工作空间里,轻松胜过现在的超级计算机。

量子计算机初创企业D-Wave再融资2840万美元

根据向美国证交所提交的一份文档,加拿大量子计算机初创企业D-Wave又进行了2840万美元的新一轮融资。

量子计算机跟传统计算机的不同在于其两位量子位(qubit)寄存器可同时存储00、01、10、11四个数。这种量子叠加以及量子纠缠与量子隧穿产生的量子效应使得量子计算机可以同时执行许多次的运算,所以量子计算机的计算能力要比传统计算机强劲很多。

去年D-Wave曾向洛克希德马丁出售了第一台D-Wave,随后又向Google、NASA联合设立的量子人工智能实验室出售了一台机器。

但是最近在科学杂志发表的一项研究质疑其昂贵的计算机是否真正进入到了量子态。不过公司的投资者之一,Harris & Harris的Alexei Andreev表达了对D-Wave的支持:

在我看来,D-Wave实现了量子态是肯定的。芯片展示出的量子纠缠和量子隧穿现象是典型机器中见不到的。但大问题是机器是否有效?D-Wave仍需证明自己比传统计算机更快。

这笔资金由高盛、德丰杰及加拿大商业开发银行联合提供,此外公司仍有680万美元的股权待出售,即此轮最后的融资总额将为3520万美元。此次融资后其总融资额已达1.023亿美元。去年Amazon创始人贝佐斯和美国中情局旗下的投资机构 In-Q-Tel也曾对该公司投资了3000万美元。