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計(jì)量論壇

標(biāo)題: 德科學(xué)家使單個(gè)原子對(duì)定向結(jié)合成分子 [打印本頁]

作者: 兌水 時(shí)間: 2009-4-20 08:17
標(biāo)題: 德科學(xué)家使單個(gè)原子對(duì)定向結(jié)合成分子
現(xiàn)在的電子計(jì)算機(jī)或?qū)淼牧孔佑?jì)算機(jī)都需要定向控制單個(gè)存儲(chǔ)點(diǎn)，從某種意義上說猶如交響樂，提琴和銅管樂器等必須協(xié)奏好才能演出一首美妙的樂曲。迄今，研究中的量子計(jì)算機(jī)還無法可靠地將運(yùn)算指令輸入或?qū)⒔Y(jié)果顯示，日前，德國(guó)馬普量子光學(xué)研究所發(fā)明了一種方法，可以在極冷的條件下定向控制原子運(yùn)動(dòng)，使相鄰靜止的原子成為量子計(jì)算機(jī)處理器的核心。
　　
類似于研究高溫超導(dǎo)材料在相對(duì)較高的溫度下無電阻傳輸電流一樣，在馬普量子光學(xué)研究所的物理實(shí)驗(yàn)室里，雖然還沒有量子計(jì)算機(jī)，但研究人員利用量子模擬器已能夠澄清量子物理的許多未知現(xiàn)象，模擬未來第一臺(tái)量子計(jì)算機(jī)可處理的簡(jiǎn)單任務(wù)。馬普量子光學(xué)研究所該項(xiàng)目負(fù)責(zé)人斯蒂芬·杜爾介紹了利用量子模擬器解答未來量子計(jì)算機(jī)原理的一些方法，“我們利用一種磁場(chǎng)和激光，使未來的量子比特能根據(jù)計(jì)算指令定向傳輸，或?qū)⑵鋽?shù)據(jù)顯示”。
　　
其方法是使量子處理器在一種極冷氣體的條件下冷卻，即使一種氣體的溫度僅高于絕對(duì)零度的10億分之幾度。這種氣體的原子形成了博斯－愛因斯坦冷凝態(tài)，單個(gè)原子失去了自己的特性而猶如一個(gè)超級(jí)原子。根據(jù)這個(gè)方法，研究人員在量子模擬器中注入由10萬個(gè)銣原子組成的氣體團(tuán)，當(dāng)兩個(gè)原子碰撞時(shí)，利用磁場(chǎng)和激光束將其捕獲，通過合力將兩個(gè)原子瞬間內(nèi)結(jié)合成分子。在很短的時(shí)間內(nèi)將兩個(gè)原子結(jié)合會(huì)改變?cè)拥奶匦裕涮匦缘淖兞咳Q于兩個(gè)原子結(jié)合前的狀態(tài)，以及磁場(chǎng)和激光能量的強(qiáng)度。由此，量子計(jì)算機(jī)就可以基于這種方法，通過磁場(chǎng)和激光來實(shí)現(xiàn)計(jì)算，讀取原子變化前后的狀況。
　　
物理學(xué)家很早就開始利用磁場(chǎng)或激光來強(qiáng)制原子結(jié)合成分子，但沒有將磁場(chǎng)和激光兩種外力方式結(jié)合起來，利用單一的外力有許多缺陷，如利用磁場(chǎng)捆綁原子時(shí)，所有的原子對(duì)會(huì)同時(shí)出現(xiàn)，而利用激光作為媒介時(shí)，原子又通常會(huì)從氣體團(tuán)中強(qiáng)烈碰撞而損失。斯蒂芬·杜爾稱：“我們借助了磁場(chǎng)和激光的合力來控制原子，這樣避免了原子的損失。”在這個(gè)試驗(yàn)中，激光的精確控制很關(guān)鍵，這樣原子在氣體團(tuán)很小的范圍內(nèi)，能夠使單個(gè)的原子對(duì)結(jié)合成分子。

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