IBM量子计算研究取得突破 科学家可以控制单个原子

IBM在量子计算领域取得了突破，它展示了一种控制单个原子量子行为的方法。这一发现为量子计算展示了一个新的基石。研究小组演示了利用单个原子作为量子信息处理的量子位。量子位是量子计算机处理信息能力的基本要素。 IBM的突破标志着使用扫描隧道显微镜（STM）首次实现了单原子量子位。 STM可以对每个原子量子位成像并定位，以精确控制附近量子位原子的排列。

STM工作原理是扫描表面附近的超锐利针尖来感知单个原子的排列，并且针尖可以将原子拉动或携带到所需的排列中。计算机中信息的基本单位是一个值为“ 0”或“ 1”的位。量子位可以是同时称为叠加状态的“ 0”或“ 1”。状态是量子力学的基本特征。 IBM使用称为“自旋”的钛原子量子特性来表示一个量子比特。自旋特性使每个钛原子具有磁性，因此它的行为就像一个小小的指南针。

每个钛原子都有一个南北磁极，两个磁取向定义了量子位的“ 0”或“ 1”。 IBM将钛原子放在选定的超薄氧化镁表面上，以保护其磁性并展示其量子个性。科学家们随后将高频无线电波，微波，应用于原子。微波来自显微镜的顶端，使研究小组能够控制原子的方向。当调谐到正确的频率时，钛原子会执行一个“量子舞蹈”，其磁极绕着所需方向旋转并结束。这种舞蹈，或称拉比振荡，非常快，需要20纳秒才能使量子位来回转动。原子以二进制“0”或“1”结尾，这取决于无线电波的作用时间。