20个超导量子比特芯片 量子究竟是什么?量子纠缠原理是什么?

2020-07-27 09:54:04
来源:中国经济网

8月9日美国《科学》杂志发表,浙江大学等国内单位组成的团队开发出具有20个超导量子比特的量子芯片,并成功操控其实现全局纠缠,刷新了固态量子器件中生成纠缠态的量子比特数目的世界纪录。科研人员介绍,此次研发的芯片拥有比特之间进行相互连接特点,这能提升量子芯片运行效率,也是能够率先实现20比特纠缠的重要原因之一。

量子究竟是什么?

量子是构成物质的基本单元,是能量的最基本携带者,不可再分割。量子是物质的最基本构成单元,或者说是能量的最基本携带者。所有的微观粒子,包括分子,原子,电子和光子都是量子的一种表现形态。举个简单的例子,我们每天都要喝水,把一杯水分成一半,然后四分之一,一直细分下去,就变成一个个水分子了,而水分子本身就是量子的范畴。构成世界的所有物质都是由很小的微粒子组成的,所以从某种程度上讲,人类就是一个庞大量子的集合体,整个世界也是由量子组成的。因为已经是最小的单位了,所以量子不能再被分割。

量子比特:

量子比特还没有一个明确的定义,不同的研究者采用不同的表达方式。参照Shannon信息论中比特描述信号可能状态的特征,量子信息中引入了"量子比特"的概念。

从物理学的角度,人们习惯于根据量子态的特性称为量子比特(qubit或qbit)、纠缠比特(ebit)、三重比特(tribit)、多重比特(multibit)和经典比特(cbit)等等。这种方式让人眼花缭乱,并且对量子比特的描述要根据具体的物理特性来描述。为了避免这些问题的困扰,这里从信息论的角度对量子比特做出统一的描述。

量子纠缠:

量子纠缠(quantum entanglement),或称量子缠结,是一种量子力学现象,是1935年由爱因斯坦、波多尔斯基和罗森提出的一种波,其量子态表达式:其中x1,x2分别代表了两个粒子的坐标,这样一个量子态的基本特征是在任何表象下,它都不可以写成两个子系统的量子态的直积的形式。 定义上描述复合系统(具有两个以上的成员系统)之一类特殊的量子态,此量子态无法分解为成员系统各自量子态之张量积(tensor product)。

量子纠缠技术是安全的传输信息的加密技术,与超光速传递信息相关。尽管知道这些粒子之间"交流"的速度很快,但我们目前却无法利用这种联系以如此快的速度控制和传递信息。因此爱因斯坦提出的规则,也即任何信息传递的速度都无法超过光速,仍然成立。 实际上的纠缠作用并不很远。

量子纠缠原理是什么?

量子纠缠是指量子态的一种性质。它是量子力学叠加原理的后果。 而量子态,即“量子状态”,是量子力学的中心概念。

比如,光有个性质叫偏振,代表了电场振动方向,它总是位于与传播方向垂直的平面上。如果偏振方向沿着这个平面上的一个特定方向,这种光就是线偏振光,偏振方向沿着这个特定方向。 非偏振的自然光透过偏振片,可以产生偏振方向沿着透光轴的线偏振光。

如果让线偏振光垂直入射一个偏振片,它透过的强度是原来强度的x2,这个x是个不大于1的数,由光的原来的偏振方向与偏振片的透偏方向决定。

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