该幅艺术印象画表现的是，量子力学环境中的超导谐振器。
如果量子计算机需要比普通计算机更快地处理和破解重要的运算问题，那么它必须要能够长时间地保存量子信息。一旦能量发生损失，量子位元的状态就会从1变为0，并且会同时破坏存储的量子信息。因此，在之前的传统量子物理学界，全世界的科学家一直致力于彻底消除量子计算机的能源损失或损耗。然而，芬兰阿尔托大学（Aalto University）的Mikko Mottonen博士及其研究团队采取了一套不同于传统的方法。他介绍道：“多年前，我们意识到量子计算机实际上是需要耗散效应才能够有效运行的，而其中诀窍就在于，只有在你需要它的时候，才让耗散发生。”
据美国“物理学网”3月11日消息称，在《自然·物理学》杂志同日刊发的一片研究论文中，来自阿尔托大学（Aalto University）和芬兰奥卢大学（University of Oulu）的科学家团队证明，他们能够按需将高质量超导谐振器中的耗散率提高1000倍——这种谐振器被应用于制造量子计算机原型。Mottonen博士解释道：“我们最近发明的量子电路冰箱是实现这种可调谐耗散效应的关键。未来的量子计算机也需要类似的功能来按需控制能量损失。”该研究论文的第一作者Matti Silveri博士表示，得出这个最具科学意义的研究结果是出人意料的。
Silveri博士解释道：“令我们大为惊讶的是，当我们打开耗散开关时，我们发现谐振器的频率发生了变化。70年前，诺贝尔奖得主Willis Lamb首次观测到氢原子中的微量能量转移。这次我们看到了同样的物理现象，不过这是我们第一次在打造设计的量子系统中观测到此效应。”Lamb的观察结果在当时是革命性的。他们指出，仅仅对氢原子进行建模是不够的，也要将电磁场考虑进去，即使它的能量为零。现在，这种现象在量子电路中也得到了证实。
这个新发现的关键点就在于能量的耗散——能量的转移——是可以开启和关闭的。控制这种能量的转移对于实现量子逻辑和量子计算机是至关重要的。Mottonen最后表示：“建造一个大规模的量子计算机是我们当今社会面临的最大挑战之一。”
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编译：朱明逸
审稿：alone
责编：唐林芳
期刊来源： 《自然·物理学》
期刊编号： 1745-2473
原文链接：
https://phys.org/news/2019-03-quantum-physicists-energy-losses-shifts.html
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