ANN ARBOR-A用光线控制电子的技术可使量子计算达到室温。
德国和密歇根大学的一组研究人员已经展示了红外激光脉冲如何能够在薄片半导体中将电子在两种不同状态（典型的1和0）之间转换。
“普通电子产品的千兆赫兹范围是每秒10亿次。这种方法速度要快上百万倍，“美国密西根大学电气工程与计算机科学教授Mackillo Kira说。
他领导研究的理论部分，将发表在自然杂志上，与德国马尔堡大学的物理学家合作。该实验在德国雷根斯堡大学完成。
一个例子显示了“上”和“下”赝自旋态，光脉冲和电子经历的丘陵能量景观。
量子计算可以解决常规计算机上花费太长时间的问题，推动人工智能，天气预报和药物设计等领域的发展。量子计算机从量子力学位或量子位不仅仅是1或0的方式，它可以是这些状态的混合 - 称为叠加。
“在一台经典的计算机中，每一位数据必须一个接一个地存储和处理，而一组量子位理想情况下可以一次存储和处理所有数据，”Kira说。
这意味着，当您想要查看一堆可能的问题解决方案并找到最合适的解决方案时，量子计算可以让您更快地到达目的地。
但量子比特很难做，因为量子态非常脆弱。英特尔，IBM，微软和D-Wave等公司追求的主要商业路线使用超导电路—冷却至极冷温度（-321°F或更低）的电线回路，在这种电路中电子不会相互碰撞而是通过一种称为相干的现象形成共享的量子态。
这项新研究并没有找到一种长期坚持量子态的方法，而是展示了一种在电子各个状态崩溃之前进行处理的方法。
“从长远来看，我们看到了引入量子信息器件的实际可能性，这种器件的运行速度比光波的单个振荡更快，”负责实验的雷根斯堡大学物理学教授Rupert Huber说。“这种材料制作起来相对容易，它可以在室温空气中工作，而且厚度仅有几个原子，因此它的体积最小。”
圆偏振光的脉冲发射给二维半导体，将电子置于赝自旋状态，可以将信息存储为新的更快计算技术的一部分。
该材料是蜂窝状晶格中的单层钨和硒。这种结构会产生一对称为赝自旋的电子态。这不是电子的自旋（即使这样，物理学家也警告说电子实际上不是在旋转），但它是一种角动量。这两个赝环可以编码1和0。
胡伯的团队利用快速的红外光脉冲将电子引入这些状态，仅持续几飞秒（千分之一秒）。初始脉冲具有自己的自旋，称为圆极化，将电子发送到一个赝自旋状态。然后，没有自旋（线性极化）的光脉冲可以将电子从一个赝自旋推向另一个，然后再返回。
通过将这些状态视为普通的1和0，就有可能创造一种新型的“光波”计算机，它的速度是Kira提到的时钟速度的百万倍。这项技术的第一个挑战是使用一列激光脉冲随意“翻转”膺自旋。
但电子也可以在两个赝自旋之间形成叠加态。对于一系列脉冲，应该可以进行计算，直到电子脱离其相干态。该团队表明他们可以快速翻转一个量子位以执行一系列操作 - 基本上，这个速度足以在量子处理器中工作。
此外，电子不断发出光线，使得读取量子比特更容易，而不会干扰其微妙的量子态。顺时针圆极化表示一个赝自旋状态，逆时针方向表示另一个。
量子计算的下一步将是同时获得两个量子比特，彼此接近以至于彼此纠缠。例如，这可能涉及堆叠平坦的半导体片或者使用纳米结构技术来隔离单个片内的量子位。
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