2001 年，IBM 發(fā)表文章稱“在未來的幾十年里，量子計(jì)算機(jī)很可能會走出科幻小說和科研實(shí)驗(yàn)室，投入實(shí)際應(yīng)用。” 2011 年 5 月 11 日，加拿大的 D-Wave 公司發(fā)布了一款號稱“全球首臺商用型量子計(jì)算機(jī)”的計(jì)算設(shè)備“D-Wave One”。

　　量子計(jì)算正在以驚人的速度發(fā)展著。

　　（圖源：engineering）

　　雖然現(xiàn)在已經(jīng)有研究人員建立了小型的量子計(jì)算機(jī)，但是業(yè)界推測，第一臺實(shí)用性的量子計(jì)算機(jī)可能不是大型的單個計(jì)算機(jī)，而是由許多小型機(jī)連在一起的量子計(jì)算機(jī)群。

　　據(jù)國外媒體 Engineering 等報道，近日，用于連接小型量子計(jì)算機(jī)的全球首個量子計(jì)算機(jī)橋已經(jīng)誕生，由美國桑迪亞國家實(shí)驗(yàn)室（Sandia National Laboratories）聯(lián)手哈佛大學(xué)推出。通過在金剛石基體中強(qiáng)力嵌入兩個硅原子，研究人員首次展示了用于建立一架連接量子計(jì)算機(jī)的一個單一芯片所需要的所有部件。相關(guān)論文發(fā)表在最新的《 Science 》雜志上。

　　研究團(tuán)隊(duì)在實(shí)驗(yàn)中用到了濃縮離子束注入機(jī)（focused ion beam implanter），以便保證金剛石基體上的單離子爆破在精確位置。

　　在操作過程中，由于硅原子兩側(cè)的兩個碳原子的空間不足，碳原子無法逃離。之后，剩下的硅原子占據(jù)了更大的空間，并通過鄰近的非導(dǎo)電空位來緩沖雜散電流。這些硅原子雖然位于固體中，但它們的表現(xiàn)就如同在氣體中漂浮一般。因此，它們的電子對量子刺激的反應(yīng)不會受到其它物質(zhì)的影響。

　　量子關(guān)聯(lián)（quantum correlation）允許網(wǎng)絡(luò)中的所有原子以類似于單個原子的方式發(fā)揮作用。通過利用在量子橋或網(wǎng)絡(luò)上分配的量子數(shù)據(jù)陣列，這一研究有望實(shí)現(xiàn)新型的量子感測（quantum sensing）。

　　“我們可以通過這種方法將硅原子準(zhǔn)確地放進(jìn)我們想要的位置點(diǎn)上，”Sandia 國家實(shí)驗(yàn)室研究人員 Camacho 表示，“我們創(chuàng)造出數(shù)千個注入點(diǎn)，從而產(chǎn)生出能夠工作的量子設(shè)備。由于我們將原子很好地注入在金剛石基板的表面之下，并將它們就地退火。在這之前，研究團(tuán)隊(duì)必須在幾微米的金剛石基板上，從大約 1000 個隨機(jī)出現(xiàn)的缺陷中搜到發(fā)射原子（emitter atoms），這是非常復(fù)雜費(fèi)事的。”

　　一旦這些硅原子被放置到金剛石基板上，激光產(chǎn)生的光子就會碰撞出硅電子，進(jìn)入下一個更高的原子能狀態(tài)。當(dāng)電子返回到較低的能量狀態(tài)時，因?yàn)樗械脑佣荚趯で蟊M可能低的能量水平，它們就會發(fā)射出依據(jù)頻率、密度和波的偏振來量化的，并且攜帶信息的光子。

　　“這太酷了！”Camacho 說道。《科學(xué)》雜志也這樣認(rèn)為，“這對量子計(jì)算機(jī)的未來是意義重大的一步。”

　　Via engineering