施麗釵 |特約編輯 (臺灣大學化學系)
相較於古典電腦用位元(Bit)的形式表示0或 1,而量子電腦則是以量子位元 (qubit)的形式,可以表示同時處在0跟1的疊加態(Superposition),此外量子位元跟量子位元間可以產生量子糾纏(Quantum entanglement),使兩者的狀態會互相影響,不能只考慮單一量子位元的狀態。若量子位元(Qubit)由超導電路製成,則稱為超導量子電腦(Superconducting Quantum Computer)。
超導體是一種在極低溫下電阻為零、可以讓電流快速流動的材料。超導電路產生的兩種不同頻率的振動可以分別對應到量子位元的0與1狀態,並可以藉由對電路施加微波脈衝的方式改變振動態,達成控制量子位元狀態的操作 — 量子邏輯閘。若是使兩個量子位元擁有相同的振動頻率,則可以在兩者間產生量子糾纏。 藉由測量超導電路的電流、電壓和磁場,可以得知量子位元的狀態。
由超導電路所做成的單一量子位元,有著因為超導性質可以快速地傳輸資料,並且容易製備的優點。然而同時也因為超導性質,環境若沒有保持在極低溫,超導電路會受到影響而產生錯誤。此外,如何讓多個量子位元彼此之間產生量子糾纏也是個超導量子位元面臨的一大難題。
量子開放學院編輯室
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國立自然科學博物館 生命科學廳多用途劇場(生命科學廳 B1)