剑桥大学 信用:CC0公共领域 研究人员发现了一种保护高度脆弱的量子系统免受噪声影响的方法，这可能有助于设计和开发新的量子设备，如超强大的量子计算机
剑桥大学的研究人员已经表明，即使微观粒子之间存在随机干扰，它们也可以在很长一段距离内保持内在联系或纠缠
利用量子理论的数学，他们发现了一个简单的装置，利用量子系统中以前未知的对称性，即使在有噪声的情况下，也可以制备和稳定纠缠粒子
他们的结果发表在《物理评论快报》杂志上，为神秘的量子世界打开了一扇新的窗户，通过在嘈杂的环境中保持量子效应，这可能会彻底改变未来的技术，这是发展这种技术的最大障碍
利用这种能力将是超快量子计算机的核心
量子系统建立在原子水平上粒子的特殊行为之上，可能会彻底改变复杂计算的执行方式
正常的计算机位是可以设置为1或0的电子开关，而量子位或量子位可以同时设置为1、0或两者
此外，当两个量子位纠缠在一起时，一个量子位上的操作会立即影响另一个量子位，不管它们相距多远
这种双重状态赋予了量子计算机力量
用纠缠量子比特而不是普通比特构建的计算机，其计算能力甚至超过了最强大的超级计算机
“然而，量子比特是极其挑剔的东西，它们所处环境中最小的一点噪音都会导致它们的纠缠被打破，”博士说
该论文的第一作者，剑桥卡文迪许实验室的瑟万·杜塔
“在我们找到使量子系统更加健壮的方法之前，它们在现实世界中的应用将是有限的
" 几家公司——最著名的是国际商用机器公司和谷歌——已经开发出了可工作的量子计算机，尽管到目前为止这些计算机仅限于不到100个量子位
它们需要与噪声几乎完全隔离，即使这样，它们的寿命也只有几微秒
两家公司都计划在未来几年内开发1000台量子计算机，尽管除非稳定性问题得到解决，否则量子计算机将无法实际应用
现在，杜塔和他的合著者奈杰尔·库珀教授发现了一个强大的量子系统，在这个系统中，即使有很多噪声，多对量子比特仍然纠缠在一起
他们模拟了一个晶格结构中的原子系统，在这个系统中，原子之间强烈地相互作用，从晶格的一个位置跳到另一个位置
作者发现，如果在晶格的中间加入噪声，它不会影响左右两边纠缠的粒子
这一令人惊讶的特征源于一种特殊类型的对称性，这种对称性保存了这种纠缠对的数量
“我们根本没想到会有这种稳定的纠缠，”杜塔说
“我们偶然发现了这种隐藏的对称性，这在这些嘈杂的系统中非常罕见
" 他们表明这种隐藏的对称性保护了纠缠对，并允许它们的数量从零控制到一个大的最大值
类似的结论可以应用到广泛的物理系统中，并且可以通过实验平台中已经存在的成分来实现，为在嘈杂的环境中实现可控纠缠铺平了道路
杜塔说:“不受控制的环境干扰不利于纠缠等量子效应的生存，但通过故意设计特定类型的干扰并观察粒子如何反应，人们可以学到很多东西。”
“我们已经表明，一种简单形式的扰动实际上可以产生——并保存——许多纠缠对，这是这一领域实验发展的巨大动力
" 研究人员希望在明年用实验来证实他们的理论发现
来源：由phyica.com整理转载自PH，转载请保留出处和链接！
