【單原子大門打開門到量子計算】
原子和光子的量子比特進行交互
電晶體量子資訊類比公佈了兩個獨立的團體，在德國和美國。
這兩個設備組成，可以切換的單光子量子態的單個原子。
結果是實用量子電腦的發展的一個重大步驟。
與傳統的電腦，在定值 0 或 1 的中存儲的資訊位，不同的量子電腦將資訊存儲在量子比特，這是這兩個值的疊加。
當量子比特纏繞在一起時，任何變化立即影響其他人。
因此，量子比特可以工作協調一致地解決某些複雜的問題，比古典的同行快得多。
量子比特可以創建從輕或事項，但許多研究者認為實用量子電腦的未來將不得不依靠兩個之間的相互作用。
不幸的是，光往往只與物質交互時光是非常激烈，這件事是非常密集。
使單光子和單個原子交互是一個挑戰，因為這兩個是更有可能直接穿過對方。
各分庭的光
2004 年物理學家傑夫金波的加利福尼亞技術學院和密歇根大學段路明提出一項計畫，使其工作。
他們的想法是在光學腔 — — 在一個類似于光的波長的距離分隔牆小鏡像分庭內放置一個原子。
如果對腔內的光子事件有正確的波長，使產生共鳴腔，它將被吸收、 反映關閉其中一個鏡像，再回來。
在此過程中，波形的離境光子獲取有點轉移了沿 — — 它體驗"階段轉變"。
訣竅是共振腔的取決於原子的狀態。
如果原子處於不同的狀態，腔不與入射光子產生共鳴和光子反彈只是關閉而沒有收到相移。
以這種方式的原子狀態控制階段態傳輸光子。
這就好比電腦電晶體，其中一門電壓控制的電流流動。
十年來，斯蒂芬 · 裡特爾和他的同事在量子光學 garching 馬克斯-普朗克研究所已實施金波和段的建議使用光學"法布裡 — — Perót"型腔組成的兩個曲面鏡像相隔約半毫米。
同時在哈佛大學和麻省理工學院，米哈伊爾 · 盧金和同事實施了這項建議在矽晶片上與腔測量幾個微米的大小，進一步增強了光子 — — 原子的相互作用。
在這兩次示威，是原子的被困，— — 可以向上或向下 — — 控制的共振腔的旋轉。
疊加和取得的糾纏
這兩個組都顯示他們可以準備了原子的向上和向下旋轉的疊加，因此允許 — — 原則上，至少 — — 執行量子邏輯操作。
裡特爾和他的同事通過展示其門生成糾纏原子與光子，這樣，量子比特的資訊可以轉移到另一個走一步進一步。
光學量子電腦還不在拐角。
但這些實驗至少給一個方向
萊布尼茲大學 Klemens Hammerer在德國的萊布尼茲大學的Klemens Hammerer認為，實驗本"突破"，但警告說他們，到目前為止，只有證明的原則。
設置涉及 — — 簡單聽起來 — — 附帶技術開銷很大： 實驗通常填滿整個實驗室，他說對於現實生活光學量子資訊處理的應用程式，一個會需要大量的光子，可以一個接一個的互動帶來了，Hammerer 說。
光學量子電腦還沒有圓角。
但這些實驗至少給一個方向。
這兩個群體現在正在嘗試連結幾個原子的光學諧振腔構建原型量子網路或原型的量子電腦。
盧金的組傑夫 · 湯普森說，"作為第一步，我們目前正在對同一光學腔，腔內使用光來執行兩個原子之間的量子門操作的目標與定位兩個原子"。
這項研究發表在自然中的單獨檔中.
還有更多的好處和挑戰的量子計算在此播客
關於作者
喬恩 · 卡特賴特是在英國布里斯托爾的自由撰稿人
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