物理学家展示了对双QUBit系统的控制

在一个新出版的研究中，UCSB物理学家展示了探索量子模拟中思想所需的高度可控性。

虽然UC Santa Barbara的Martinis Lab一直专注于量子计算，但前博士后的职业博客roushan和几个同事一直在较小规模上探索量子模拟的Qubits（量子位）。他们的研究出现在当前版本的本质上。

“在我们等待量子计算机上等待的时候，各种田地都有特定的问题，从化学到凝结的事情，我们可以通过超导Qubits来解决，”Roushan说，现在是谷歌的Quantum Electronics工程师。“这些量子模拟问题通常需要更多地控制QUBBit系统。”今年早些时候，约翰M.Martinis和他的UCSB实验室的几名成员加入了谷歌，该谷歌在UCSB建立了卫星办公室。

与开发一般的Quantum Computer进行开发，Martinis的团队在新的Qubit架构上工作，这是Quantum仿真的必要成分，并允许它们掌握完全控制双量标系统所需的七个参数。与只有两个可能的状态的古典计算机位不同 - 0和1 - Qubit可以在任一状态或同时叠加，产生许多交互的可能性。

其中一个至关重要的规范 - roushan是指作为控制旋钮或交换机 - 是连接，它决定了两个Qubits是否相互作用。随着参与谈话的人们想到这两个贵族。研究人员能够控制各个方面 - 地点，内容，音量，音调，重点等 - 沟通。在量子仿真中，系统的完全控制是圣杯，随着系统的规模增长而变得更加困难。

“有很多技术挑战，因此参与了这一项目的学习，”卢珊说。“锦上添花是我们从拓扑中选择的示范。”拓扑，形状和空间的数学研究，良好的展示了对双量标系统的完全控制的力量。

在这项工作中，该团队展示了高斯法律的量子版本。首先是19世纪的高斯 - 帽定理，它将几何物体表面的局部局部曲率（例如球体或甜甜圈）涉及物体中的孔数（球体的零和一个用于油炸圈饼）。“高斯在电磁学中的法律基本上提供了同样的关系：测量表面上的曲率 - 在这种情况下，电场 - 告诉你一些关于地面内部的东西：充电，“罗山解释说。

实验的新颖性是如何测量曲率。波士顿大学的项目合作师建议了一种巧妙的方法：通过运动来感知曲率。可以从具有电磁学的另一个类比中理解局部曲率如何影响运动：洛伦兹力法，该洛伦兹力法表示，磁场中的带电粒子从直接通过偏转。在其量子系统中，研究人员测量了球体曲线的一个经络沿着一个经络的偏转量，并从中推导出局部曲率。

“当你想到它时，它非常令人惊叹，”鲁山说。“你不需要进去看看那里的内容。在表面上移动告诉你所有你需要了解曲面内部的内容。“

这种仿真 - 对封闭系统中的所有参数的任意控制 - 有助于越来越多的知识，并且描述演示的论文是该方向的关键步骤。“Quantum Computing技术在其初期意义上是一种意义，它没有完全清楚哪个平台和我们需要发展的建筑，”卢珊说。“这就像50年前的电脑。我们需要P出来用于RAM和CPU的材料。这不明显，所以我们尝试不同的架构和布局。人们可以争辩说，当您要求全面的量子计算机时，我们所展示的表现非常重要。“

领导共同作者是谷歌公司的UCSB的Charles Neill和Yu Chen，Santa Barbara。其他UCSB共同作者包括Rami Barends，Brooks Campbell，Zijun Chen，Ben Chiasro，Andrew N.Cleland，Andrew Dunsworth，Michael Fang，Julian Kelly，Nelson Leung，Anthony Megrant，Josh Mutus，Peter O'Malley，Chris O'Malley，Amit Vainsencher，Jim Wenner和Ted White，以及Evan Jeffrey，Martinis和Daniel昨天的谷歌Inc.，Santa Barbara和Michael Kolodrubetz和波士顿大学Anatoli Polkovnikov。

该工作得到了国家科学基金会（NSF），国家情报署署长办公室和智力高级研究项目活动的支持。设备是在UCSB纳米制造设施，部分NSF资助的国家纳米技术基础设施网络和纳米结构洁净室设施的一部分。

出版物：P. Roushan等，“观察互动量子电路中的拓扑过渡，”2014年11月13日（2014年11月13日）; DOI：10.1038 / Nature13891

图像：Michael Fang，Martinis Lab