解決量子運算問題 「拓樸量子位元」成下一個突破關鍵

編譯/李寓心

量子技術其潛在的運算能力,成為近幾年各國爭相投入發展的領域。日前美國賓州大學的一個國際研究小組發現,一種由分層二維材料組成的新型奇異結構,可解決廣泛使用量子計算機的主要障礙。

根據文章指出,一台傳統計算機,由數十億個位元所組成,並由二進制代碼控制,0為關閉,1為開啟,而量子位元(qubit),基於量子力學,可以同時是0和1,被稱作為「量子疊加」,因此使量子計算機,比常規的古典計算機,具有更強大的運算能力。

一台傳統計算機,由數十億個位元所組成,並由二進制代碼控制,0為關閉,1為開啟,而量子位元(qubit),基於量子力學,可以同時是0和1,被稱作為「量子疊加」,因此使量子計算機,比常規的古典計算機,具有更強大的運算能力。
 示意圖:RF123

然而,建構一台量子計算機,還存在許多問題,美國賓州大學的物理學教授Jun Zhu說:「目前IBM、Google和其他科技公司,正試圖製造和擴大,以超導量子位元為基礎的量子計算機,但如何最大限度地,減少古典計算機的負面影響,才是量子運算中的關鍵問題,因為這會導致量子計算機出錯。」

如今,這個問題,能藉由「拓樸量子位元」(Topological Qubit)的奇異特性中,找到解決辦法,可視為建造具擴展性量子系統的重要技術。Jun Zhu教授指出,這樣一來,拓樸超導體的量子位元,可受到拓樸量子位元的保護,以抵抗來自外在環境的破壞性影響。

賓州大學的物理學研究生表示,現在也有越來越多人,開始關注拓樸量子計算,而拓樸量子計算機是一個很有吸引力的方法,但還必須找到適合開發的材料,因此,該研究小組,透過一種異質結構的層狀材料,由拓樸絕緣體材料所組成,可作為實現拓樸超導體的第一步。

然而,這種結構不易形成,因為不同材料具有不同特性,可能會相互產生化學反應,最終導致介面混亂。對此,研究人員表示,團隊使用一種,限制異質外延的合成技術,將各層材料組合起來,如同將積木拼在一起,成功得到非常好的介面效果,接下來將會持續嘗試,以實現拓樸量子計算機的可能為目標。

資料來源:SciTechDaily

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