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主题:【文摘】量子计算机专题 -- 不爱吱声

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家园 【研究现状】核磁共振量子计算

能被用于量子计算机的一个几乎完美的物理系统是单分子,其中单原子的核子自旋代表了qubit的1。使用核磁共振(NMR)技术,该技术发明于19世纪40年代,目前在化学和医学领域广泛应用,这些自旋能被控制,初始化和测量。

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  核磁共振又叫做磁共振,世上万物均由分子组成,而分子是由原子组成,原子是由原子核和围着核旋转的电子组成,原子核又是由带正电荷的质子和不带电荷的中子组成。许多原子核的运动则类似“自旋体”,不停地以一定的频率自旋。如设法使它进入一个恒定的磁场,它就会沿着这磁场方向回旋。这时用特定的射频电磁波去照射这些含有原子核的物体,物体就会显著地将电磁波吸收,这就是磁共振现象。

  大部分使用的NMR都把自旋态看作小的条形磁体,然而实际上,天然独立的的核子并不同于宏观世界的物体。这些自旋的量子行为能被用于量子计算。小规模的量子运算规则已经用丙胺酸分子(一种氨基酸分子)进行了实验室演示。这包括量子研究运算规则和一个量子分解运算规则的处理器。

  目前,日本已经开发成功一种量子元件――“单个电子晶体管”,可以控制单个电子的运动。这样的晶体管不仅体积小,而且功耗特低,比目前功耗最小的晶体管低约1000倍。日本富士通公司正在开发量子元件超高密度存储器,在1平方厘米面积的芯片上,可存储10万亿比特的信息,相当于可存储6000亿个汉字。美国物理学家也开发成功电子自旋晶体管,有可能将集成电路的线宽降至0.01微米。在一个小小的芯片上可容纳数万亿个晶体管,使集成电路的集成度大大提高。

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