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一个量子比特的诞生:揭开科学奇迹

时间:2023-08-17 理论教育 版权反馈
【摘要】:“明白,这个装置并不是用来模拟真实原子的,我们只是用它来构造一个无限近似于量子比特的能级系统,让它能符合量子的运动规律,是不是呢?”量子比特示意图“这样一来,我们的量子计算机就具备了像‘晶体管’那样的基础元件,可以进行惊人的计算了。”

一个量子比特的诞生:揭开科学奇迹

屋顶又剩下三个人。“虽然人们都更喜欢故事和诗歌,你愿不愿意听听量子计算机究竟是用什么制造出来的?”蘑菇头先生用“手杖”拨弄着一块灰色的石头。

星星更想知道,什么时候,在哪里,她才可以见到平行世界的外婆。既然他们说平行世界是真的存在的。她已经路过了很多答案,现在,来到了永恒之旅的终点站。

为了找到答案,她打算继续听下去。

对此,身旁的钢笔小姐也显得兴致盎然,她问道:“量子计算机的电路板上,充当‘晶体管’那样负责将输入的信息转译成1或0的东西又是什么呢?”

“常见的原材料,我们可以把它们说成‘人造原子’。”

“原子?它们不是被层层包裹在万物里面吗?”星星追问

“你说的是天然原子,从外观上看,这些人造原子就像是某种三明治结构,用两种导体金属材料‘夹住’另一种绝缘体金属。利用这样的‘三明治’,可以构造一种所谓的二能级系统,就可以拿来做一个量子比特了。”

“明白,这个装置并不是用来模拟真实原子的,我们只是用它来构造一个无限近似于量子比特的能级系统,让它能符合量子的运动规律,是不是呢?”钢笔小姐心领神会地说道。

蘑菇头先生看看钢笔小姐,又转而注视着星星的眼睛,他的脸被流云投下的影子遮住了半面。(www.xing528.com)

“那么什么又是能级系统?”星星追问道。

“任何物质在任何时刻都会处于一个能级系统之中。中午阳光出来了,你的皮肤表面开始升温,你就是一个能量相对大、能级相对高的系统;如果是一只浸泡在绝对零摄氏度的液氮罐中的冷冻的兔子,就会掉入特别低的能级。”蘑菇头先生丢弃“手杖”,解放双手。

星星低声回应:“原来是这个意思,人死了以后就是掉到了特别低的能级吧……”

“是的。”蘑菇头先生没有给她继续伤感的时间,“人造原子的初始状态也有一个能级,因为高层能级很容易跌落,低层能级已经触底,活动能力下降,所以人们就要让它处于最低一层的能级,这时,再用一束激光去刺激它,就能激发它在最低能级和倒数第二层级的能级之间来回切换。你可以将它想象成指南针,给它一小块磁铁,就能吸引指针在南北极之间旋转。我们分别将两个能级的状态记录为0和1。你看,0和1已经有了。在观测以前,人造原子的能级状态既是1也是0,直到我们抓取答案,才会摆脱这种不确定性。”

量子比特示意图

“这样一来,我们的量子计算机就具备了像‘晶体管’那样的基础元件,可以进行惊人的计算了。”钢笔小姐兴奋地写写画画。

“量子计算机可以计算出,我能在哪一个平行世界里和外婆重新相遇吗?”星星看着半空中渐渐沉落的夕阳,忍不住再次问道。

蘑菇头先生却只是笑而不答,他迈开腿,径直向下一个消防井走去。他最后一次转过脸,用自己那对大眼睛望了一眼星星,就像要用落日的余霞作为介质,传递什么无言的信息。

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