光子盒盘问院

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目下，一个基于声息的量子计较机关键构件已被初度被说明是灵验的。

构建量子计较机的一种流行花样是将信息编码到光粒子的量子景况中，然后将它们送过镜子和透镜等“迷宫”般的设备阵列来掌握这些信息。量子力学定律指出，量子粒子从根蒂上是不可分割的，因此不可被分割；但目下，芝加哥大学普利兹克分子工程学院（PME）的盘问东谈主员正在探索试图分割一个声子时会发生什么：Andrew Cleland和他的共事们正在用声息粒子作念这些事情。

6月8日，发布于《科学》期刊上的著述“分裂声子：开发一个线性机械量子计较的平台(Splitting phonons: Building a platform for linear mechanical quantum computing)”试验演示了一种元器件，同期基于两个超导量子比特、十足表征了具有单个声子的分束器。

团队使用一个被称为声学分束器的设备来“分裂”声子，然后显现它们的量子特质。通过显现光束辐射器可用于相通单个声子的罕见量子近似景况，以及在两个声子之间产生过问，盘问小组仍是朝着创建新式量子计较机迈出了关键的第一步。

当一个物体或一种物资（如空气），振动时就会产生声息。咱们（东谈主耳）听到的是一种蚁集的杂音，但它本色上是一个渺小的振动块的围聚——或称为“声子(phonon)”的颗粒。

“制造一个声子需要四百亿个原子集体洞开，但在咱们的试验中，每个原子齐是一个单一的量子物体。物理学家无意把声子说得概况它们只是想考声息的一个便捷的手段，但其实它们口角常着实的。”Cleland说。

他的团队建造了一个芯片大小的设备，其部件由完整的导电材料制成，不错在将声子发送到设备的其他部分之前，一次创造一个声子。该芯片被保存在一个纷乱的“雪柜”里：温度为开尔文的百分之一，这么光子就会理会出量子效应。

每个声子的曲调比可听声息高约一百万倍。

为了说明这些声子的量子能力，该团队（Cleland和他的盘问生Hong Qiao）创造了一个安装，不错将声束32分红两半：传输一半，并将另一半反射回声源（光泽分离器仍是存在于光，必须说明光子的量子能力）。包括用于产生和检测声子的两个量子在内的所有这个词系统，齐在极低的温度下运行，并使用了单独的名义声波声子：这些声子在材料的名义传播，此处使用了铌酸锂。

关联词，皇冠信用量子物理学说，单个声子是不可分割的。因此，当盘问小组向射线辐射器发送单个声子时，它并莫得分裂，而是插手了量子近似景况——一种声子同期被反射和传输的景况。不雅察（测量）声子会使这个量子态坍缩到两个景况中的一个。

盘问小组找到了一种步伐，通过在两个量子比特中拿获声子来守护这种近似景况。唯有一个量子比特能捕捉到声子，但盘问东谈主员在测量后也无法永诀是哪个量子比特。换句话说，量子近似是由声子攻击到两个量子比特上的。因此，盘问东谈主员测量了两个量子比特的这种近似，并得出了 “分光器创造了量子纠缠态的黄金圭臬把柄(gold standard evidence)”，Cleland暗意。

在第二个试验中，盘问小组想说明另外一种基本的量子效应——Hong-Ou-Mandel效应，这种效应在20世纪80年代初度用光子说明。

当来自相悖见解的两个不异的光子同期被送到一个分光器中时，近似的输出是这么的：两个光子老是被发现“在沿途”，在输出见解中的一个或另一个。

更迫切的是，当盘问小组用声子进行试验时，同样的事情也发生了：近似输出意味着两个检测器量子中唯有一个拾取了声子，朝着一个见解而不是另一个。尽管量子比特一次只可拾取一个声子（而不是两个），但抛弃在相悖见解的量子比特从未“听到”一个声子，这标明两个声子在吞并方进取。

——这种步地被称为双声子过问(two-phonon interference)。

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让声子插手量子纠缠是一个比用光子作念要大得多的飞跃。这里使用的声子，尽管是不可分割的，但仍然需要四百亿分之一的原子以量子力学的花样共同职责。而要是量子力学只在最小的全国里主管物理学，那么它就建议了对于这个全国在那里遗弃、经典物理学在那里初始的问题；这个试验使这一瞥变更进一步。

“这些原子必须连贯地在沿途举止，以因循量子力学说它们应该作念的事情，”Cleland说：“这有点惊东谈主。量子力学的歪邪之处不单是是尺寸问题。”

量子计较机的上风在于量子领域的“歪邪性”。通过行使近似和纠缠联系的量子性质，盘问东谈主员但愿措置往日难以措置的问题。作念到这少许的一个步伐是使用光子——即所谓的“线性光学量子计较机”。

艺术家对线性机械量子计较（LMQC）平台的印象。中央透明元件是声子分束器。蓝色和红色弹珠代表单个声子，这是千万亿个原子的集体机械洞开。这些机械洞开不错可视化为从相悖见解插手分束器的名义声波。分束器上的双声子过问是LMQC的中枢。从图像中出现的输出声子处于双声子景况，一个“蓝色”声子和一个“红色”声子组合在沿途。

线性机械量子计较机(linear quantum mechanical computer)使用声子而不是光子，有可能运行新式的计较。“声子过问试验的凯旋标明声子等同于光子的最新作品，”Cleland说：“这一成果证明了咱们领有建造线性机械量子计较机所需的技能。\"

与基于光子的线性光量子计较不同，芝加哥大学的平台平直将声子与量子比特整合起来。这意味着声子也不错成为羼杂量子计较机的一部分，将线性机械量子计较机的优点与基于量子比特的量子计较机的能力团结了起来。

下一步是行使声子创建一个逻辑门，Cleland和他的团队目下正在盘问这个问题。

[1]https://www.newscientist.com/article/2377554-sound-based-quantum-computers-could-be-built-using-chip-sized-device/

[2]https://www.science.org/doi/10.1126/science.adg8715

[3]https://www.lankatimes.com/splitting-phonons-has-taken-a-step-toward-a-new-type-of-quantum-computer/

[4]https://mp.weixin.qq.com/s/PsEuQ7JSmSEP3m_FxyyV6g