社交距离和量子计算——能买滚球的正规网现在都是量子比特了? (Jason Smith，材料科学)

詹森•史密斯
光子材料与器件教授 & 光子纳米材料集团(PNG)负责人

通常情况下，构成能买滚球的正规网生活的世界的原子之间相互作用非常频繁, 从他们早上起床到他们睡觉. 即使到了睡觉时间，许多原子也不会停止社交活动，还会彻夜狂欢. 通常这不是问题, 事实上，它通常非常有用(没有它，大多数化学反应永远不会发生), 但如果你想建造一台量子计算机，那就是一场灾难. 量子计算依赖于跟踪被称为量子位的选定原子的微妙量子状态的能力, 但当另一个未知状态的原子出现并握手时, 能买滚球的正规网的量子比特有可能被感染，编码在它上面的信息会以一种不可预测的方式改变——这个过程被称为退相干. 在量子计算中引入了难以检测的误差, 如果允许积累, 会破坏计算能力吗. 因此，量子位抑制其社会倾向以保存存储在其上的信息是很重要的.

当然，从不相互通信的量子位在计算中没有多大用处, 需要一些受控交互来执行逻辑操作. 能买滚球的正规网的社交隔离量子比特将需要偶尔去商店，或遛狗. 这并不容易做到——能买滚球的正规网必须找到一种方法，让他们既能与店员互动，也能锻炼Fido，同时又不让他们与陌生人交往. 咖啡馆和酒吧绝对不行. 即使量子比特成功地避开了其他人, 他们很可能接触到被感染的量子位接触过或打过喷嚏的物体, 他们需要经常洗手.

如果能买滚球的正规网能成功控制量子比特的运动, 它们之间受控制的相互作用导致了能买滚球的正规网所说的量子纠缠. 量子比特之间的纠缠形成了一个大规模的集体态，它大于其各部分的总和，是量子计算能力的核心. 如果你愿意，可以称之为量子位社会.

控制量子比特社交生活的一种方法是为它们建造漂亮的住所，将不必要的外部影响降至最低. 有几种方法可以做到这一点，而哪一种方法是最好的，人们对此进行了激烈的讨论. 例如，一个房子可能需要高真空，以减少访客流量到每两天一个, 或者像钻石这样的材料，它的结构和组成具有令人难以置信的隔音效果. 为了工作，许多量子比特的房子必须保持非常冷的温度, 但是，把房子放在冰箱里会增加明显的实际复杂性.

确保良好的隔离, 量子位的房子也往往没有前门——量子位本质上是被强制放在家里的。. 为了建造一个足够大的房子来容纳量子比特的数量，能买滚球的正规网可能需要进行真正有用的计算, 可能有数十亿, 看上去错综困难. 所以能买滚球的正规网如何才能实现能买滚球的正规网的电脑?

一个可能的答案来自于更深入地思考计算机程序将如何工作. 在最基本的操作层面，一些量子位需要非常频繁地相互作用, 因此，这些量子比特可以共享一所房子，并定期相互交谈. 能买滚球的正规网可以很好地跟踪共享房屋中一小群量子比特的状态, 所以退相干的风险很低. 这家人可以在网上订购商品，所以除了送货司机，他们很少见到其他人, 而且, 重要的是, 能否与其他家庭通过电讯联系而几乎或完全不受感染.

这种量子比特社会的架构被称为基于网络的量子计算, 也是英国研究项目的核心主题之一. 目前，房屋之间的通信联系非常原始, 更像是一条破裂的电话线，而不是一个无缝的虚拟聚会空间, 因此，改善这些联系是很多工作的重点. 有一天,, 有些人认为, 这些连接将足够好，一个这样的单一网络将跨越全球, 以及量子比特的家庭坐在伦敦的家中, 纽约, 北京和约翰内斯堡将在一个大量子态中相互连接. 一个量子互联网. 全球量子计算机. 要实现这一愿景，还有很多工作要做, 但与此同时，能买滚球的正规网在这里, 在社会上孤立却又相互纠缠. 能买滚球的正规网现在都是量子比特了吗?

作者的研究小组致力于将量子比特家族安置在钻石碎片中, 偶尔看看他们的健康状况, www-png.材料.birdiescloset.com.

有关量子计算和英国开发该技术的更多信息，请参见 www.qcshub.org

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