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麻省理工学院的研究警告说,宇宙辐射会干扰量子计算机

     时间:2020-09-21 19:00:10

2020年8月31日14#37423阅读资料来源:cnbeta.com0评论

根据外国媒体的报道,量子计算机正以令人兴奋的速度前进,但不幸的是,这一过程可能很快就会停滞。射向地球的宇宙射线可能会干扰这些量子计算机中信息的完整性,而现在麻省理工学院(MIT)的一个团队展示了这些计算机是多么脆弱,以及如何保护它们。

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在传统计算机中,信息表示为位(位),它可以是0或1。然而,由于量子物理的奇怪定律,量子计算机中的比特(称为量子位)可以同时存在于两种状态的叠加状态中。这意味着它们可以并行执行许多操作,这比现有的计算机系统强大得多。

但制造实用量子计算机有一个很大的障碍。量子位元的相干时间相当低,这是指它们可以停留在叠加状态的时间长度。这是因为它们对外界的扰动很敏感,比如热、磁场和电场,甚至我们周围的低强度辐射。

一些最糟糕的罪犯来自太空。宇宙射线和它们产生的次级粒子继续像雨滴一样落在我们身上,尽管我们可能不会亲自注意到它们,但它们会对电子设备造成严重破坏。

在一项新的研究中,麻省理工学院、林肯实验室和西北太平洋国家实验室的研究人员量化了宇宙射线对量子计算机的影响程度。

在实验中,研究人员将辐照后的铜盘放置在超导量子比特旁边,以测量辐射的影响。实验是在稀释后的冰箱中进行的,目的是将环境温度降至真空环境温度的200倍左右,从而将其他干扰降至最低。研究人员还研究了冰箱外的第二个辐照铜盘,以测量量子系统暴露于多少辐射。

通过这种设置和其他模拟,研究小组发现量子比特的相干时间将被限制在4毫秒左右。这些数据是通过在铜盘和量子比特之间放置或拆除辐射屏蔽来证实的。尽管屏蔽确实有效,但它并不是最实用的解决方案--它是一堵两吨重的铅砖墙。

实验表明,为了最大限度地利用量子计算机,我们需要为它们创造足够的屏蔽环境。这可能意味着将它们深埋在地下,就像寻找中微子的实验一样,以保护它们不受宇宙射线的影响。但研究小组表示,这可能不是唯一的解决办法。

如果我们想要建立一个产业,我们可能更有可能减轻地面辐射的影响,这项研究的作者威利阿姆利弗(Williamoliver)说,我们可以考虑设计量子位元,使它们‘难以接触雷达’,对目标粒子不那么敏感,或者设计准粒子的陷阱,这样即使辐射继续产生它们,它们也能从量子位元中消失。所以这绝对不是游戏的结束。

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