统、微纳光子学系统、原子系统、离子系统和半导体量子点系统。
陈默选择的研究方向是超导系统。
他目前有常温超导材料,而且超导量子芯片系统的技术,实现起来难度相对较低。
在量子芯片研究上,陈默有科技图书馆内得到的几种技术方案,结合现实中的一些理论,择优而取,希望能研发更加高效的量子芯片。
目前研究的难点,是延长量子比特的退相干时间。
量子相干性是指量子之间的特殊联系,利用它可从一个或多个量子状态推出其他量子态。
若一串量子彼此相干,可将这串量子比特当成一个‘命运共同体’,对其中一比特进行处理,就会影响其他比特的运行状态,量子计算机能高效运行,就是基于量子这种特性。
退相干就是波函数坍塌现象,量子力学的基本数学特征之一。
简单解释是原本存在0到1多种状态的连续性概率幅,在‘观测’的瞬间,突变为0或者1的某个特定函数点。
形象一点解释,就是薛定谔的猫实验里,当薛定谔没打开箱子去‘观测’猫时,猫只以一定的概率活在盒子里,处于不生不死、即生又死的叠加态,而当薛定谔打开箱子‘观测’时,猫原来不确定生死的存在性在‘观测’的瞬间突变为现实,生或死,即0或1,其中一种。
量子计算机的运算时间,受量子退相干的影响。
量子比特之间的相干性很难长时间维持,一旦遇到外界实体观测,量子比特就会失去相干性。
在计算机内,量子比特会与外部环境发生作用而发生退相干。量子从相干态到失去相干态过程的这段时间,为退相干时间,如果退相干时间不够长,量子计算机就无法计算。
增加退相干时间是量子芯片技术的难点,也是陈默现在正在研究解决的问题之一。
除了延长量子比特退相干时间、实现自旋量子比特的制备,测量和操控,也是陈默现在研究的课题。
陈默从科技图书馆内得到的技术理论中,超导量子干涉,是现有他能用于操控微观量子态最好的理论技术。
此外,还有操控精度上,需要突破容错量子阈值,量子芯片才有可能成功。
为保证可拓展量子计算有效进行,逻辑操作的错误发生率不能超过10量级,为了实现这种容错率,陈默选择用拓扑量子纠错作为研究方向。
利用量子态的拓扑性质,用于量子纠错过程。
科技图书馆种得到的量子资料上,有记载这种理论,现实科学中也有类似的拓扑量子纠错理论,这是现有技术可以实现的最高容错率量子计算方案。
“去一趟实验室。”
陈默从平台上站起来,让墨女存储好量子芯片设计的资料,朝量子实验室过去。现在不确定方法可不可行,他需要用实验来验证自己的想法和思路。
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