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《每日科学》新型高精度温度计可为量子计算机快速测温

据美国《每日科学》网站23日消息,瑞典哥德堡查尔姆斯理工大学的研究人员开发了一种新型温度计,借助其可以实现在量子计算过程中,直接以极高的精度简单、快速地测量温度。相关研究成果发表在《物理评论X》期刊上。

这一新颖的温度计概念依赖于共振驱动的量子发射器的相干散射和非相干散射之间的相互作用。发射器强耦合到被测波导的末端。而波导中的热光子会导致连续记录的相干散射信号出现可测量的下降。通过这种方式,研究人员就可以读取微波波导传播模式中的光子数——这与温度相对应。其实现方式采用了以千兆赫频率运行的超导电路,具有简单、大带宽、高灵敏度和可忽略不计的功耗等特点。

量子力学现象,如叠加、纠缠和退相干,不仅对未来的计算意味着一场革命,而且潜在地也意味着热力学的一场革命。在纳米尺度下工作时,热力学定律很可能会发生某种程度的变化,这种变化未来可能会被利用来生产更强大的发动机、充电速度更快的电池等。现在,利用新型温度计,科学家可测量来自充当量子热机或冰箱的电路对热微波的散射。

研究人员称,这一突破为量子计算提供了一个极具价值的基准工具,并为量子热力学领域的实验打开了新大门。

“我们的温度计是超导电路,可直接连接到被测波导的末端。它以毫克尔文为单位,可能是世界上最快、最灵敏的温度计。”助理教授西蒙娜·加斯帕瑞内蒂说。

研究人员的目标是在2030年之前建造一台基于超导电路的量子计算机——至少有100个功能良好的量子位,且可以进行正确的计算。它要求处理器的工作温度接近绝对零度,理想情况下最低可达10毫开尔文。新的温度计为研究人员提供了一个重要的工具,用来衡量他们系统的优缺点。报道称这是改进技术和实现目标的必要步骤。

该校微技术与纳米科学系教授佩尔·德尔辛表示:“一定的温度与给定的热光子数相对应,这个数随温度呈指数下降。如果我们成功地将波导与量子位相遇处的温度降低到10毫开尔文,我们的量子位出错的风险就会大大降低。”

责任编辑:Rex_25