主题：借贵地打个科普网站的广告 -- revive

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作者：Chad Boutin

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量子计算机还有很多年的距离，但是三个理论物理学家却已经至少发掘出它们可能的天赋之一。按照这些理论家——其中之一来自（美国）国家标准和技术研究所（NIST）的说法，物理学家将有可能用上量子计算机来研究宇宙的内部机制，这种方式甚至比最强的传统超级计算机所能达到的还要强得多。

量子计算机所需的技术可能还需要数十年的时间才能完善，但是它们为解决复杂的问题作出了许诺。它们的处理器的开关将得益于量子力学——主导亚原子粒子相互作用的规律。这些规律允许量子的开关同时存在开和闭的状态，因此它们可用于同时考虑一个问题的所有可能的解。

这个独一无二的天赋，远远超出了现在的计算机的能力，能够让量子计算机快速解决一些目前很困难的问题，例如破译复杂的密码。但是它们也能用于处理更加具有挑战性的问题。

“我们有了这个量子计算机的理论模型，其中最大的问题之一是，自然界中发生的哪个物理过程能够用这个模型有效的表示出来？”NIST的应用和计算数学部门的理论家 Stephen Jordan 说道。“也许是粒子碰撞，也许是大爆炸后的早期宇宙？我们能否使用量子计算机来模拟它们，并且告诉我们所期待的？”

这种类型的问题还包括跟踪多种不同元素的相互作用，这种迅速的情况对目前最强大的计算机来说也非常复杂。

这个组开发出一个算法——一系列可以重复的指令——能在任何可工作的量子计算机上运行，而与任何用于建造量子计算机的特定技术无关。这个算法能够模拟两种基本粒子相互碰撞时候的所有可能的相互作用，这种过程目前需要多年的努力和大型的加速器才能研究。

对于现在的数字计算机来说，模拟这些碰撞是一个非常困难的问题，因为碰撞粒子的量子态非常复杂，并且在可能的位数里面无法精确表示。然而，这个组的算法使用了一组量子开关，更有效的将描述量子态的信息编码，使得计算更加可信。

关于这个算法的更多的重要工作是 Jordan 在加州理工学院做博士后期间完成的。他的合作者是博士后 Keith S.M. Lee（现在是匹兹堡大学的博士后）及加州理工的 John Preskill——理论物理的费曼讲席教授。

这个组使用了量子力学的原理证明了他们的算法能够将碰撞粒子相互作用的效应非常好的叠加在一起，以产生加速器所能提供的系列数据。

“这个模拟很好的一点是你可以通过提高粒子碰撞的能量来提升问题的复杂度，但是解决问题的困难不会增长得快到失去控制。”Preskill 说。“这意味着量子计算机处理它是可行的。”

尽管他们的算法只考虑了一种特定类型的碰撞，这个研究组猜测他们的工作能够被用于探索基础物理之下的整个理论物理基础。

“我们相信这个工作能够应用于整个物理的标准模型。”Jordan 说道。“它能够让量子计算机作为一种类型的‘风洞’来检验那些目前需要加速器才能进行的想法。”

论文信息：S.P. Jordan, K.S.M. Lee and J. Preskill. Quantum Algorithms for Quantum Field Theories. Science, June 1, 2012, DOI 10.1126/science.1217069.

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摩擦是应用物理里面的一个关键现象，科学家研究它的起源已有数个世纪。到目前为止，人们认为机械耐磨性能和流体润滑会影响摩擦力，但是滑动摩擦力的根本起源还没有弄清楚。

芬兰 VTT技术研究中心的首席科学家 Lasse Makkonen 博士为固体之间的滑动摩擦力的起源提出了一个解释。根据他的力量，滑动摩擦的量依赖于要讨论的物质的表面能。

摩擦在许多日常现象里面起着重要作用，例如能量消耗。Makkonen的模型是第一个使得对物质的摩擦系数进行计算成为可能。

根据 Makkonen 的理论，摩擦的量和物质的表面能相关。摩擦起源于纳米尺度的接触，是新的表面形成的结果。这个理论解释了摩擦力的起源，以及干燥接触面的摩擦生热。它可以被用于计算不同物质组合的摩擦系数。这个模型也使得根据物质之间表面能，通过选择特定的表面材料或者润滑层材料来调整摩擦力成为可能。

Makkonen 的关于滑动摩擦力的理论发表于期刊 AIP （美国物理学会进展）上。该研究得到了芬兰科学院以及 “Jenny 和 Antti Wihuri”基金的支持。

http://www.threebody.org/dp/node/73

NASA的哈勃望远镜捕获到这个被称为 ESO 498-G5 的旋涡星系的图像。这个星系的一个有趣特征是它的旋臂卷进了星系中心，因此 ESO 498-G5 的核心看上去有点像一个小型的旋涡星系。这种结构和其它的椭球形的充满恒星的星系中心（凸出）形成了对比，后者看上去是一个发光的整体。

天文学家将ESO 498-G5 等星系中这种独特的旋涡状的凸起称为碟状凸起，或者赝凸起，而明亮的椭球中心则被称为经典凸起。哈勃太空望远镜的观测不会受到地球大气的扭曲效应的干扰，帮助揭示了这两种不同的星系中心的存在。这些观测也显示了在碟状凸起中，恒星的形成仍在继续，而经典凸起中已经停止。这意味着星系有点像俄罗斯套娃：经典凸起看上去像一个小型版本的椭球星系，嵌在一个旋涡星系的中心，而碟状凸起则像另一个更小的旋涡星系位于第一个星系的中心——旋涡中的旋涡。

不同类型的星系凸起和星系类型的相似性不仅仅在它们的外观上。就像巨型的椭球星系一样，经典凸起包括了以随机的轨道运行的大量恒星。相反的是，碟状凸起的结构和其中的恒星的运动反映了在星系盘里面排列的旋臂。这些差别意味着两种凸起的不同的起源：经典凸起被认为是由大的事件，例如和其它的星系的合并而形成的，而碟状凸起则逐渐演化，在恒星和气体朝向星系的中心运动的过程中演化出旋臂结构。

ESO 498-G5 位于大约一亿光年远的罗盘座的位置。这副图像由哈勃高级观测照相机在可见光和红外光波段曝光而成。视场大约是每1.6弧分3.3光年。

http://www.threebody.org/dp/node/72

科学家相信他们查明了这个流传了80年的植物怎样“得知”何时开花之谜当中最后的关键部分。

确认开花的合适时间——这包括一系列的分子事件、植物的生物钟和阳光——对于植物的成功繁殖非常重要。

华盛顿大学的生物助理教授 Takato Imaizumi 认为，理解在该项研究中所用的简单植物——拟南芥——是如何开花的机制，将有助于更好的理解同样的基因如何在更加复杂的粮食植物——诸如水稻、小麦和大麦——中工作的，他是这篇发表于5月25日这期的《科学》期刊的论文的通讯作者。

“如果我们能够调节开花的时间，我们有可能通过加快或者推迟这个过程提高粮食产量。了解这个机制给我们提供了操纵这个的工具。”Imaizumi 说道。和粮食作物一样，这项工作也可以提高生物燃料植物的产量。

在每年的特定时间，开花植物会在叶子中产生一种称为“开花轨迹T（FLOWERING LOCUS T）”的蛋白质，它引起开花。当这种蛋白质被制造出来，它从叶子中运动到茎尖，那里植物的细胞还没有分化，这意味着它们可能成为叶子，也可能成为花。在茎尖位置，这种蛋白质启动了分子变化，让路径上的细胞变成花。

白天长度的改变告诉许多生物季节正在变化。很久以来，人们就已知道植物使用一种称为“生物钟”的内部的时间保持机制来测量白天长度的改变。生物钟将生命过程在24小时的周期内同步，它出现于人类、动物、昆虫、植物及其它生物上。

Imaizumi 和该论文的合作者研究了一种叫做 FKF1 的蛋白质，他们怀疑这个蛋白质在植物识别季节的变化并知道何时开花的机制中起着关键作用。FKF1蛋白质是一种感光蛋白质，这意味着它会被阳光激活。

“我们研究的FKF1感光蛋白质在每天后半下午时候表现出来，并由植物的生物钟非常紧密的调节。”Imaizumi说道。“当这种蛋白质在白昼较短的时期表达出来时，它不会被激活，因为在后半下午没有阳光。当着种蛋白质在较长的白昼时候表现出来时，它们利用阳光并激活了包括开花轨迹T在内的开花机制。生物钟调节用于开花过程的特定感光蛋白质的时间。这就是植物如何感受不同的白昼长度的原理。”

这个系统在繁殖的困难时节会阻止植物开花，例如在寒冷的冬季里面，昼短夜长。

这个新的发现来自于植物拟南芥，它是芥类植物中的一员，经常被用于一般研究。它们验证了一个关于拟南芥开花机制的数学模型的预言，这个模型由该论文的合作者，爱丁堡大学的生物学教授 Andrew Millar 所提出。

“我们的数学模型帮助我们理解这个植物的‘日长感应器’的运行原理。”Millar说道。“这些原理在其它的植物中也应该是正确的，例如水稻，作物对白昼长度的反应是限制农民获得好收成的因素之一。这也是需要为蛋鸡、渔场控制光照所需的同样的白昼长度反应，因此对于理解动物对其的反应也十分重要。”

“我们对于在动物中参与的蛋白质还不像在植物中理解得那样清楚，但是我们希望我们从这些研究中所获得的原理同样适用。”

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宇航员是人们心目中的“梦幻工作”，可是在国际空间站（ISS）上受到的辐射比在核反应堆工作受到的要高。而且ISS上的研究至今没有多少亮点。

摘自德国时报 外链出处

“梦幻旅馆”和一个小的两居室差不多，卧室和卫生间合为一间，一般人是付不起旅馆费的。这样也好，因为住在这里的6位VIP房客被关在里面好几个月不能出来。这里空气浑浊，吃的很糟糕，终日和一堆显示器、电缆和实验仪器为伍。放射计量大大超标，极端情况下可能还有生命危险。宇航员的免疫力下降，伤口不容易愈合，容易长皮癣。

ISS肯定不是“梦幻旅馆”（窗外景色除外）。在350公里高空，宇航员沉醉在地球的美景里。可宇航员精神和肉体上的负担很少被提及，因为这和通常的宇航员的英雄事迹不合。在ISS上的健康风险很大，宇航员长期处在失重、高辐射、少运动的极端情况下，身体会怎样，怎样避免伤害，这是很多研究注重的地方。人们很自然要问，载人空间站有必要吗？费力解决这些对于无人空间站不存在的问题，有必要吗？

ISS自1998年已经连续运行了12年，期间进行了近一千个科学实验，是到了算帐的时候了。在“为全人类做研究”的口号号召下，300名科学家和政客在5月份聚集在柏林，他们对于ISS的回顾并不令人信服。

前宇航员Thomas Reiter做了大会开幕发言，他赞颂了这个伟大的实验室，并说实验学家们对于现在的实验结果很满意。然后ISS俄国负责人Alexej Krasnov在他的大会发言上说，我们为了同样的目的飞行了50年了，但是对于空间站的价值做一个正确的衡量是非常困难的。

人类已经为载人空间站ISS耗费了巨额资金，美方在搭建和运送ISS已经花费了上千亿欧元，每年维持运行还要50亿欧元，谁也不知道俄罗斯花了多少，“包括俄罗斯他们自己”，ISS欧洲负责人Bernado Patti说。欧洲为建造ISS贡献了70亿欧元，每年为运行花费3亿欧元，其中40％来自德国。

ISS上有100个存衣柜大小的抽屉空间可以用于实验，主要特点就是基本失重状态，不是完全失重，因为在许多情况下会有微小加速度，包括ISS需要时不时加速和调整姿态（高空稀薄大气会对ISS产生微小阻力），还有宇航员搬运实验抽屉。

因此在ISS上的实验都是只能在失重状态下完成的，包括失重对人体、生物组织、晶体生长、金属晶象、电流等等有什么样的影响。来自NASA的ISS实验负责人Julie Robinson很自豪地总结了13年来578篇实验结果。可是这只能说明科学家们工作勤奋，不能说明实验结果的科学意义。

比如，ISS在Nature上只有一遍文章，来自Maxi实验（全天X射线观测），该实验搭建在ISS日本部分的舱外，全自动，第一次观测到黑洞吞并周围恒星时释放出的X射线。可是该实验完全不需要载人航天站，同一时间，NASA无人卫星swift做了同样的观测。

还有ISS上最贵的实验AMS，15亿欧元。AMS寻找物质和反物质，从而寻找暗物质存在的证据。AMS仅仅使用了ISS上的电源和数据传输系统，一个特制卫星完全可以胜任。

我们需要重新考虑ISS科学家们宣称的“为全人类研究”。比如来自德国Garching天文马普所的物理学家Gregor Morfill，他是柏林会议上的一颗明星，他的研究正是ISS支持者想要的，对于人类有用的发现，并且人人都能懂得它的原理。

Morfill的研究方向是室温下的冷等离子体。通常的热等离子体很久以来已经应用于预防外科感染，但由于温度太高，不适合用于伤口愈合，食品处理或者植物保护等领域。

Morfill自从2001年开始在ISS上研究冷等离子体，展示出很多奇异特性。在柏林大会上，他展示了最新的预防感染和帮助伤口愈合的小型器件的模型，这一模型已经在施瓦本的医院成功测试。这一成功研究是否证明了我们需要无重力环境呢？

很可惜不是。首先，Morfill目前只有一个仪器模型，实用的经验很少，没有详尽测试。Morfill提到，大生产厂家拒绝了和他合作，因为还需要很多研究，离实用还远。另外，Morfill也承认，在地球上也可以做这项研究。当然，这一点在开始时没法预见，也不会得到资金支持。Morfill在ISS上制成了进行这项研究所需要的一种材料，很自然这项研究也就在ISS上开始了。

最开始时我们设定的目标，利用ISS特殊的无重力环境进行研究和实验，我们并没有达到。另一方面，工业界应该把相关产品拿到ISS上测试，当然要付费。目前也只做了一项。欧洲宇航员Thomas Reiter测试了一种擦手油！

用于地球上的产品从来没有真正拿到ISS上测试过。“这个主意已经完蛋了”，德国航空航天中心的Hartmut Ripken说。他负责ISS的商业使用。要运送每公斤材料到ISS需要3万欧元，宇航员每小时的工作需要同样的费用。一般公司承受不起。

人们对于在ISS上做研究的兴趣也在降低。哈勃望远镜只能接受10％的研究申请，而ISS批准了40％的申请，很不寻常的高。

已经退休的前欧洲航天局发言人Dieter Isakeit说，“最大的错误是宣称科学研究是ISS唯一的目标。我不认为能向纳税人证明钱花得是地方。”其他人也都是类似得观点。他们在一项联合声明中向“ISS的工程设计和建造、各个国家之间的合作、科学成果”表示敬意，就是以上这一顺序。

ISS计划运行到2020年，之后要看经费和使用要求。

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科学家首次从心脏病人取得皮肤细胞并重新设置其功能，将其转化为健康的心肌细胞，能够集成到已有的心脏组织上。

这项研究于5月22日在线发表于欧洲心脏期刊上，为通过使用心力衰竭病人自己的人工诱导多功能干细胞（hiPSCs）来修复他们损坏的心脏从而治疗他们带来了希望。由于重置功能的细胞来自病人自身，这可以避免病人的免疫系统将这些细胞视作“外来”的而排斥它们。然而，研究者警告说，在应用hiPSCs到人体上之前，还有大量的困难需要克服，在开始临床实验之前至少还需要五到十年的时间。

干细胞生物学和组织工程学的最新进展让研究者们能够考虑使用新的细胞恢复和修补损坏的心脏肌肉，但是一个主要的问题是缺乏良好的人类心肌细胞来源，还有问题是免疫系统的排异。最近的研究表明取得来自健康的年轻人的能够转化为心脏细胞的 hiPSCs 是可能的。然而，过去还没有发现能够从年老的病人身上取得 hiPSCs 的情况。此外，到目前为止，研究者们还不能将从 hiPSCs 制造出的心脏细胞集成到存在的心脏组织上。

以色列海法的 Rambam 医学中心及以色列技术研究所的 Sohnis 心脏电生理学和再生医学研究实验室的医学（心脏病学）及生理学教授 Lior Gepstein 领导了这项研究，他说：“我们的研究的创新和令人激动的部分是我们展示了从患有晚期心力衰竭的老年病人身上获取皮肤细胞，并在实验室的盘子里面变成他自己年轻时候的健康心肌细胞——这等价于他在刚出生时候的心脏细胞——是可能的。”

Sohnis 研究实验室的博士研究生 Limor Zwi-Dantsis 女士和 Gepstein 教授及他们的同事一起从两位男性心力衰竭病人（分别是51岁和61岁）身上取得了皮肤细胞，通过传递三种基因或者转录因子（Sox2, Klf4 及 Oct4）重新设置它们的功能，再用一种叫做丙戊酸的小分子将它们转换为细胞核。重要的是，这个重置的混合物里面不包括一种叫做 c-Myc 的转录因子，它被用于制造干细胞，但是同时也是一种致癌基因。

“临床使用 hiPSCs 的困难之一是细胞的成长失去控制，从而变成肿瘤。”Gepstein 教授解释道。“这个潜在的风险可能由多个原因所引起，包括癌因子 c-Myc ，以及用于携带转录因子的病毒随机集成进入细胞的 DNA 中——这种过程名为插入癌症。“

研究者也使用了一种替代方案，它包括一个将重置功能信息传递到细胞核中的病毒，但是这个病毒能够在之后的过程中被清除，从而避免了插入癌症。

结果，hiPSCs 能够分化成长成为心肌细胞，就如同来自作为对照组的年轻健康志愿者的 hiPSCs 成长的那样迅速。然后，研究者们能够让心肌细胞发展成为心脏肌肉组织，它们和已有的心脏组织结合在一起。在24-48小时之内，这些组织开始在一起跳动。“这个组织就像一个在每个跳动区域里面的微小的由大约1000个细胞组成的微观心脏组织。” Gepstein 教授说道。

“在该项研究中，我们首次表明了从心力衰竭的病人——他们是未来使用这些细胞的细胞治疗的目标人群——身上获取 hiPSCs 并且让它们分化成为能够与宿主的组织集成的心肌细胞。”Gepstein 教授说。

“我们希望从 hiPSCs 得到的心肌细胞不会在接下来移植到获取它们的同一个病人身上时被排斥。事实是否这样是活跃的观测焦点。在目前阶段，处理这个问题的一个困难是我们只能将人类的细胞移植到实验动物上，因此我们必须给实验动物喂压制免疫的药物以保证这些细胞不被排斥。”

在这个结果能够转化为对心力衰竭的病人进行临床治疗之前，还有大量的研究需要进行。“在临床转化中有若干困难。”Gepstein 教授说。“这包括：扩大制造出临床所需要数目的细胞；研发出能够提高细胞移植成活、成熟、集成和再生潜力的移植方案；开发出消除致癌风险或者和心脏自然节律相关问题的安全过程；进一步的动物实验以及大量的产业资金支持，因为这很可能是一个非常昂贵的努力。我估计如果人们能够克服这些问题，至少需要五到十年的时间才能进行临床实验。”

Gepstein 教授和他的同事将在其中一些领域进行进一步的研究，包括评估在细胞治疗和组织工程方案中使用 hiPSCs 在多种实验动物中治疗损坏的心脏，研究遗传的心脏病，以及药物研发和测试。

http://www.threebody.org/dp/node/68

因斯布鲁克大学Francesca Ferlaino 的研究组首次成功的制造出奇异元素铒的一种凝聚态。因斯布鲁克的实验物理学家们持有在不同的化学元素上首次实现玻色-爱因斯坦凝聚的世界纪录。

超冷的量子气体具有特别的性质，并为研究基本的物理现象提供了一个理想的系统。由于铒所具备的性质为研究量子物理里面的基础问题提供了新的诱人机会，因斯布鲁克大学实验物理研究所的 Francesca Ferlaino 所领导的研究组选择了这种非常特别的元素进行研究。“铒相对来说较重，并具备很强的磁性。这些性质导致了量子系统的极端双极行为。”Ferlaino说。她和其研究组成员一起，发现了一种简单得让人惊讶的方法，通过激光和蒸发制冷技术去深度冷却这种复杂的元素。在接近绝对零度的基础上，一片大约7万个铒原子云组成了一个磁玻色-爱因斯坦凝聚态。在这种凝聚态中，粒子失去了它们的独立性，行为都保持同步。“关于铒的实验让我们获得了对于这个复杂的强关联系统的更加深入的认识，并且特别的是，它们为研究冷原子的量子磁性提供了新的起始点。”Francesca Ferlaino 说。这位年轻的科学家获得了2009年的奥地利START奖金，并在2010年获得了ERC（欧洲研究委员会）的起步资助。“在我们开始工作大约一年后，我们得到了玻色-爱因斯坦凝聚态，这让我们达成了这个项目的最重要的目标之一。”Francesca Ferlaino 骄傲的说。“这显示了对年轻的科学家的资助的重要性，以及因斯布鲁克大学及实验物理研究所的支持对我及我的团队是多么关键。”诺贝尔奖获得者Eric Cornell 也对因斯布鲁克的研究者发来了祝贺：“可爱的小宝宝。它的父母肯定非常自豪！”

铯、锶和铒是因斯布鲁克的的物理学家们在过去的几年中成功实现凝聚的三种元素。2002年，Rudolf Grimm 和他的研究组实现了铯的凝聚，做出了重要的突破，这导致了接下来的几年内跟进的大量科学发现。START奖金的获得者Florian Schreck是Rudolf Grimm的研究团队中的成员，他在2009年首次实现了锶的凝聚。现在Francesca Ferlaino 也在元素铒上实现了这个壮举。到目前为止，全世界已经有13种元素实现了凝聚。其中十种凝聚态由不同国家的十个研究组所制得。Eric Cornell，Wolfgan Ketterle和Carl Wieman因为制造出第一个玻色-爱因斯坦凝聚态而获得了2001年的诺贝尔物理奖。这个首次在Innsbruck制造出来的新的铒的凝聚态，是一个展示来源于长程相互作用的奇特效应的优秀模型系统。这种类型的相互作用是自然界中存在的复杂动力学的基础，例如在大气涡旋、铁磁流体或者在蛋白质折叠时发生的动力学。

http://www.threebody.org/dp/node/67

简短回答？非常大。长的回答？非常，非常大。

上面的图片显示了太阳黑子区域与地球和木星的大小的比较，表明了这个太阳特征的极度巨大。

太阳黑子是那些太阳的内部磁场上升穿过其表层的区域，这阻止了对流的发生，从而造成了较冷的，光学上更暗的区域。它们通常成对或者成群出现，每个黑子都对应着磁力线的相反的一极。

左侧的图像是 NASA 的太阳动态观测站（SDO）于2012年5月11日拍摄到的，它显示了11476号动态区域。右侧的图片则来自于华盛顿的卡内基研究所，它显示了胶卷所拍摄到的最大的太阳黑子，AR 14886。它几乎和木星的直径——142984千米——相当！

“最大的太阳黑子通常在太阳活动极大后发生，越大的太阳黑子通常其持续的时间也越长。”SDO项目的科学家 Dean Pesnell 在 SDO is go 博客上写道。“当我们经过北半球的太阳活动极大，并且不得不看向南方时，那里应该有大量的太阳黑子以供 SDO 挨个观测。”

黑子和耀斑及日冕物质抛射联系在一起，它们能带给我们太阳风暴，对人造卫星的运行产生负面影响，并影响地球上的通讯和精密电子仪器。当我们接近目前这个太阳活动周期极大值的顶峰时，关注——或者通过太阳动态观测站——一下我们恒星日益增长的活动非常重要。

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量子力学承诺更快和更强的计算机，但是还需要基础逻辑功能的量子版本才能让这项技术得以实现。来自剑桥大学和欧洲东芝研究公司的研究者们朝着这个目标前进了一步，他们制造出全半导体的量子逻辑门——一个可控的“非”（CNOT）门。他们通过诱使纳米点按需放出单光子，从而取得了这个进展。

“以一个非常精确的状态产生一个光子的能力是至关重要的。” 剑桥大学的 Matthew Pooley 说道，他是这项被美国物理学会（AIP）的期刊《应用物理通讯》所接收发表的研究的作者之一。“我们使用标准的半导体技术来创建能够以非常精确的性质放出单个光子的量子点。”这些光子能够被组合成对并且通过波导——本质上是半导体上的微小轨道，并执行基本的量子计算。

经典的计算机通过处理二进制位，即人们在数字时代所熟悉的 0 和 1 来执行计算。量子计算机则使用量子比特，或者 qubit。由于它们的奇特量子性质，一个 qubit 可以表示 0, 1 或者同时表示两者，从而产生出一种更强的计算技术。为了实现功能，量子计算机需要两个基础元素，一个单独的 qubit 门和一个可控的非门。“门”仅仅是一个处理 qubit 状态的组件。通过这两种门的组合，任何量子操作都可以执行。

为了产生非常重要的初始光子，研究者们将一个量子点嵌入到一个硅柱的微腔里。一束激光脉冲激发了量子点中的一个电子，该电子在返回其非激发态时放出一个光子。柱里的微腔帮助加速这个过程，减少了放出光子所需要的时间。它也让放出的光子几乎不可分辨，这点相当重要，因为需要两个光子，或者 qubit 来执行这个“可控非”的功能：一个 qubit 是“控制 qubit”，另一个是“目标 qubit”。“非”的功能在目标 qubit 上执行，但是结果则依赖于控制 qubit 的状态。qubit以这种方式相互作用的能力对于制造量子计算机十分关键。

下一步是将这些组件集成到一个单独的设备上，极大的减小该技术（设备）的尺寸。“我们也仅仅使用一个光子源来产生双光子输入态所需要的两个光子。显然的下一步将是使用两个同步的光子源来产生输入态。”Pooley 说道。