IBM量子計算研究取得突破 科學家可以控制單個原子

IBM在量子計算領域取得了突破，它展示了一種控制單個原子量子行為的方法。 這一發現為量子計算展示了一個新的基石。研究小組演示了利用單個原子作為量子信息處理的量子位。量子位是量子計算機處理信息能力的基本要素。 IBM的突破標誌着使用掃描隧道顯微鏡（STM）首次實現了單原子量子位。 STM可以對每個原子量子位成像並定位，以精確控制附近量子位原子的排列。

STM工作原理是掃描表面附近的超鋭利針尖來感知單個原子的排列，並且針尖可以將原子拉動或攜帶到所需的排列中。計算機中信息的基本單位是一個值為“ 0”或“ 1”的位。量子位可以是同時稱為疊加狀態的“ 0”或“ 1”。狀態是量子力學的基本特徵。 IBM使用稱為“自旋”的鈦原子量子特性來表示一個量子比特。自旋特性使每個鈦原子具有磁性，因此它的行為就像一個小小的指南針。

每個鈦原子都有一個南北磁極，兩個磁取向定義了量子位的“ 0”或“ 1”。 IBM將鈦原子放在選定的超薄氧化鎂表面上，以保護其磁性並展示其量子個性。科學家們隨後將高頻無線電波，微波，應用於原子。微波來自顯微鏡的頂端，使研究小組能夠控制原子的方向。當調諧到正確的頻率時，鈦原子會執行一個“量子舞蹈”，其磁極繞着所需方向旋轉並結束。這種舞蹈，或稱拉比振盪，非常快，需要20納秒才能使量子位來回轉動。原子以二進制“0”或“1”結尾，這取決於無線電波的作用時間。