英媒:纳米级微型冰箱研制成功 可让量子保持所需温度

　　5月12日，据英媒报道，研究人员研制出一款纳米级微型冰箱，以便让量子比特保持运行所需的温度。

　　据英国《新科学家》周刊网站5月8日报道，经典计算机需要内置风扇以及采用其他办法来散热，量子计算机也不例外。量子计算机不像经典计算机那样依赖非“0”即“1”的比特信息，它依赖的是“量子比特”。由于量子力学的怪异特性，量子比特可以同时以“0”和“1”两种状态存在，这被称为“叠加态”。这些量子比特必须与所有外部噪音隔绝开来，因为最轻微的干扰也会破坏叠加态，从而导致运算错误。隔绝良好的量子比特极易升温，因此让它们保持低温是一项挑战。

　　同样与经典计算机不同的是，量子比特必须从低温基态开始进行运算。量子比特会在运算过程中升温，因此如果你希望依次进行若干项运算，任何冷却机制都必须快速起效。标准风扇根本没法做到这一点。

　　现在，芬兰阿尔托大学的米科·默特宁及其同事研制出第一部用于量子电路的独立冷却装置。它最终可以被整合进许多种量子电子设备，包括量子计算机。

　　这支团队构建了一个有能隙的电路，这个能隙把两条通道隔开：它们分别是超导“快车道”，电子以零电阻在其间飞驰，以及一条有电阻的“慢车道”。只有能量充足到足以跨越能隙的电子可以进入超导“快车道”，而其余电子将困在“慢车道”中。

　　如果某个可怜电子的能量不足以完成飞越，那么它可以从邻近的一个共振器捕获一个光子，以增加能量。这样一来，共振器的温度会逐渐降低。

　　随着时间的推移，这也会对电子产生一种选择性的冷却效果：温度更高的电子会越过能隙，温度较低的电子则被落下。这个过程会把热量从系统中带走，这很像是冰箱的工作原理。

　　加州理工学院的斯皮罗斯·米哈拉基斯把这与著名的“麦克斯韦妖”思想实验进行了一番不太严谨的类比。这个思想实验假设一个小妖怪操控着一个充满气体分子、分为两个室的盒子，室之间的隔墙上有个小门。这个小妖怪只允许温度最高或是能量最充足的原子通过小门，最终导致两个室之间存在巨大的温度差异。

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　　米哈拉基斯说，量子冰箱中没有妖怪，但它的工作原理类似。他说：“它有点类似于麦克斯韦妖，只允许能量高于某个界限的电子通过。”

　　下一步将是利用这个装置给真正的量子比特降温，但要小心在冰箱停止工作时，不要意外破坏叠加态。默特宁对最终的成功抱有足够的信心，他已经为该装置申请专利。

　　他说：“没准在10到15年后，它就能具有商业价值了。这将会花一些时间，但是我相当肯定我们能做到。”

　　转载自：参考消息网

　　原标题：英媒：科学家研制出纳米冰箱 可让量子计算机“冷静”