傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)將信息存儲(chǔ)在一個(gè)比特中，這是一個(gè)邏輯單元，它可以取0或1的值。量子計(jì)算機(jī)依賴于量子比特，也被稱為“量子比特”，這是它們的基本構(gòu)建塊。傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)中的比特編碼單個(gè)值，即0或1。相比之下，量子位的狀態(tài)可以同時(shí)具有0和1的值。這種特殊的性質(zhì)，是量子物理基本定律的結(jié)果，導(dǎo)致了量子系統(tǒng)的戲劇性的復(fù)雜性。 ;+pOP |P=  
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量子計(jì)算是一個(gè)新興的、快速發(fā)展的領(lǐng)域，它可以利用這種復(fù)雜性來(lái)解決傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)難以處理的問(wèn)題。然而，量子計(jì)算的一個(gè)關(guān)鍵挑戰(zhàn)是，它需要使大量的量子位一起工作，這很難實(shí)現(xiàn)，同時(shí)避免與外部環(huán)境的相互作用，這將剝奪量子位的量子特性。 pw'wWZE'  
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來(lái)自O(shè)skar Painter實(shí)驗(yàn)室的新研究，探索了超導(dǎo)超材料的應(yīng)用以克服這一挑戰(zhàn)，他是工程與應(yīng)用科學(xué)系應(yīng)用物理與物理學(xué)教授。 kpob b  
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超材料是通過(guò)以比光波長(zhǎng)更小的比例組合多種組分材料而特別設(shè)計(jì)的，從而賦予它們操縱光粒子或光子的行為的能力。超材料可用于反射、轉(zhuǎn)動(dòng)或聚焦光束幾乎以任何期望的方式實(shí)現(xiàn)。超材料也可以產(chǎn)生光子傳播被完全禁止的頻帶，即所謂的“光子帶隙”。 9>,Qgp,w  
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加州理工學(xué)院的研究小組利用光子帶隙在超導(dǎo)量子電路中捕獲微波光子，為未來(lái)量子計(jì)算機(jī)的建設(shè)創(chuàng)造了一項(xiàng)有前途的技術(shù)。 _>bRv+RVR  
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“原則上，這是一種可伸縮和靈活的襯底，可以在其上構(gòu)建復(fù)雜的電路來(lái)互連某些類型的量子位，”P(pán)ainter說(shuō)，他是進(jìn)行這項(xiàng)研究的團(tuán)隊(duì)的領(lǐng)導(dǎo)人，該研究發(fā)表在實(shí)現(xiàn)近日的《自然通訊Nature Communications 》雜志上�！安粌H可以設(shè)置量子比特之間的連通性的空間排列，而且還可以設(shè)計(jì)連接只發(fā)生在特定的期望頻率。” rVAL|0;3  
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畫(huà)家和他的團(tuán)隊(duì)創(chuàng)造了一個(gè)量子電路組成的一個(gè)超導(dǎo)體材料，可以發(fā)射電流幾乎沒(méi)有能量損失，或者集成到硅芯片這上。這些超導(dǎo)圖案將微波從微芯片的一部分傳送到另一部分。這才使得系統(tǒng)能夠在量子領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)操作，然而還利用到了所謂的約瑟夫森結(jié)，包括夾在兩個(gè)超導(dǎo)電極之間原子薄導(dǎo)電層。約瑟夫森結(jié)產(chǎn)生微波光子源與兩個(gè)不同的和孤立的狀態(tài)，比如一個(gè)原子的基態(tài)和激發(fā)態(tài)，這種所涉及的光發(fā)射，在量子計(jì)算的語(yǔ)言中，就是一個(gè)量子比特。 L&Qi@D0P  
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Painter說(shuō)：“超導(dǎo)量子電路允許人們使用微波電路進(jìn)行基本的量子電動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)，微波電路看起來(lái)像是直接從手機(jī)上拉出來(lái)的是一樣。我們相信，用超導(dǎo)超材料來(lái)增強(qiáng)這些電路可能使未來(lái)的量子計(jì)算技術(shù)成為可能，并進(jìn)一步研究更復(fù)雜的量子系統(tǒng)，這些系統(tǒng)超出了我們使用甚至最強(qiáng)大的經(jīng)典計(jì)算機(jī)模擬來(lái)建模的能力�！� `{FwTZ=6{  
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原文來(lái)源：https://phys.org/news/2018-09-superconducting-metamaterial-quantum.html（實(shí)驗(yàn)幫譯）