據物理學家組織網5月（yuè）1日（rì）報道，最近，加利福（fú）尼亞大學聖芭（bā）芭拉分校（UCSB）研究人員開發出一種技術，隻用激光就能對（duì）量子比特初始化，並實現了多種操縱、讀取電子自旋（xuán）態等（děng）。這種方（fāng）法不僅比傳統方法更能實現統一控製，而（ér）且功能更多樣，為探（tàn）索新型固（gù）態量子係統打開了（le）大門。相關論文發表在最新（xīn）版的美國《國家科學（xué）院學報》上。

      雖然實驗用的量子比特是鑽石中的（de）瑕疵??氮晶格空位（NV）中心，但新技術能在更廣泛（fàn）的材料中操作。UCSB自旋電（diàn）子學與量子計算機中心主管、物理學教授戴維?奧斯蓋勒姆說：“與傳統技術不同，我們開發的（de）是一種利（lì）用激光脈衝在半導體內控製單個量子比特的全光策略。這將（jiāng）帶來一個好機會，讓人們有望用光子芯片（piàn）處理和交流量子信息。”

      傳統方法是利用微波場和鑽石瑕疵的（de）特殊屬性來操作，盡管NV中心是一種很有前景的量子比特（tè），過去十年來一直被廣泛研究，但要用工業或生長的方法造出所需鑽石卻（què）是極大的挑戰。全光控（kòng）製讓人們能更多樣地操縱NV中心，這和傳統方法完全不同，還能用其他材料來研究量子（zǐ）係統，製造這（zhè）些（xiē）材料的（de）技術也更加成熟。UCSB物理學研究生鮑勃?巴克爾說：“這些技術將來會更普及，還可用於未（wèi）曾探索過的量子係統（tǒng）。”

      NV中心是鑽石（shí）原子結構上的一種瑕疵，鑽石晶格（gé）中一個碳原子被一個氮原子取（qǔ）代，使（shǐ）其附近空缺出一個晶格空位，圍繞氮原子旋轉的自旋電子就（jiù）變成一個量子比特，即量子計算機的基本單（dān）位。傳統技術要先把這一量子比特初始化，成為具有界限清晰的能（néng）量（liàng）態，然後才（cái）能與其對接。傳統計算機的基本（běn）信息單位是比特，要麽是0要麽是1；而量子比（bǐ）特（tè）可以（yǐ）同（tóng）時是0和1，或者（zhě）同（tóng）時處於任何兩個數學疊加位，允許研究人員進行更複雜的操作。

      “最初（chū）我們是想找到（dào）一種方（fāng）法，隻需一步（bù）就把量子比（bǐ）特放在其狀態中任何可能的疊（dié）加位。”論文第一作者、物理學研（yán）究生克裏斯托弗（fú）?耶爾說，“結果我們隻需調整與（yǔ）自旋電子相互作用的（de）激光就實現了（le）這一點（diǎn），而且我們能產生自旋態的相幹旋轉，並讀出電子的相對自旋狀態。”

      此外，全光方法還有（yǒu）升級的潛力（lì）。物理學研究生戴維（wéi）?克裏斯托指出（chū）：“假如（rú）你有一排按順序排列的這種量子（zǐ）比特，當用傳統的微波場方法時，很難在與其中任一個‘交談’時不（bú）影響其他比特。理論上，在一個理（lǐ）想的光學係統中，新技術能把光線集中到單個量子比特上，隻跟它‘交談’。”

      研究小組（zǔ）認（rèn）為，雖然開發出實際的量子（zǐ）計算機還要再等幾年，但新研究為這一最終目標開辟了新路徑。量子計算設（shè）備能執行（háng）某些（xiē）精密計算和複雜功能，比現有計算機效率高得多，將推動諸多領域進一步發展，如量子加密（mì）和量子模擬。