德科學家使單個原子對定向結合成分子

現在的電子計算機或將來的量子計算機都需要定向控制單個存儲點，從某種意義上說猶如交響樂，提琴和銅管樂器等必須協奏好才能演出一首美妙的樂曲。迄今，研究中的量子計算機還無法可靠地將運算指令輸入或將結果顯示，日前，德國馬普量子光學研究所發明了一種方法，可以在極冷的條件下定向控制原子運動，使相鄰靜止的原子成為量子計算機處理器的核心。
　　
    類似于研究高溫超導材料在相對較高的溫度下無電阻傳輸電流一樣，在馬普量子光學研究所的物理實驗室里，雖然還沒有量子計算機，但研究人員利用量子模擬器已能夠澄清量子物理的許多未知現象，模擬未來第一臺量子計算機可處理的簡單任務。馬普量子光學研究所該項目負責人斯蒂芬·杜爾介紹了利用量子模擬器解答未來量子計算機原理的一些方法，“我們利用一種磁場和激光，使未來的量子比特能根據計算指令定向傳輸，或將其數據顯示”。
　　
    其方法是使量子處理器在一種極冷氣體的條件下冷卻，即使一種氣體的溫度僅高于絕對零度的10億分之幾度。這種氣體的原子形成了博斯－愛因斯坦冷凝態，單個原子失去了自己的特性而猶如一個超級原子。根據這個方法，研究人員在量子模擬器中注入由10萬個銣原子組成的氣體團，當兩個原子碰撞時，利用磁場和激光束將其捕獲，通過合力將兩個原子瞬間內結合成分子。在很短的時間內將兩個原子結合會改變原子的特性，其特性的變量取決于兩個原子結合前的狀態，以及磁場和激光能量的強度。由此，量子計算機就可以基于這種方法，通過磁場和激光來實現計算，讀取原子變化前后的狀況。
　　
    物理學家很早就開始利用磁場或激光來強制原子結合成分子，但沒有將磁場和激光兩種外力方式結合起來，利用單一的外力有許多缺陷，如利用磁場捆綁原子時，所有的原子對會同時出現，而利用激光作為媒介時，原子又通常會從氣體團中強烈碰撞而損失。斯蒂芬·杜爾稱：“我們借助了磁場和激光的合力來控制原子，這樣避免了原子的損失。”在這個試驗中，激光的精確控制很關鍵，這樣原子在氣體團很小的范圍內，能夠使單個的原子對結合成分子。