量子計算或將迎來重大突破，麻省理工學院物理學家制造全新量子寄存器

近幾年，量子計算逐漸進入了大眾視野，頻繁地出現在新聞頭條。量子計算是一種基于量子力學原理的新型計算模式，不同于現代經典計算機只能處理0和1，量子計算可以處理0和1的疊加態。按照這種模式設計的計算機稱為量子計算機，理論上其計算速度能遠遠超過傳統計算設備。

最近，麻省理工學院的物理學家通過實驗制造了一種全新的量子寄存器裝置，并實現了對寄存器中單個量子比特的精準操控。該研究團隊利用激光干涉形成二維網狀勢阱，捕獲了大約400對中性鉀-40冷原子，制造了一種光學晶格結構，并成功地在每個原子對中觀測到了兩種不同量子振動行為的疊加態，發現了全新的量子比特。

隨后，該團隊還利用外部磁場與鉀-40原子對的共振效應實現了對單個量子比特振動模式的調控。該論文一作托馬斯·哈特克、通訊作者馬丁·茨維爾萊因及其他合著者是MIT物理系、電子研究實驗室下的MIT-Harvard超冷原子中心成員，該成果于2022年1月26日發表在《自然》上。

量子寄存器的示意圖。寄存器中存儲的鉀-40量子比特類似于一對一對的鐘擺，每對鐘擺都有自己的振動模式，有的同步振動，有的相向振動，也有的是兩種振動模式的混合

一言以蔽之，量子比特（Qubit，又譯作“量子位”）是一個兩能級系統（即具有兩種可能的能量取值），它是量子計算的基本單位。在現代經典計算機中，所有的信息都是二進制的，一個經典比特可以存儲0與1這兩個狀態之一。……