科普:电子"乒乓球"与量子计算机

2011年09月22日　来源： 新华网 

新华网伦敦９月２２日电（记者黄堃）英国研究人员在新一期《自然》杂志上报告说，他们找到了一种让单个电子在两点间往返运动的方法，就像在打电子“乒乓球”。这一进展可能成为研发量子计算机的重要一步。

通常情况下，电线传导电流时单个电子在其中并不是直线往前移动，而是在一大群电子中挤来碰去，曲折前行。这种情况下，其携带的量子信息可能会丢失。打个比方说，就好似在一个聚会中，如果要从房间这头走到那头，中间可能要绕过不少人，还可能被熟人拉住打招呼，而不大可能径直走过去。最终你很可能到了房间那头，却忘了自己本来想找谁说什么。

怎样保护电子携带的信息不丢失呢？仍使用聚会的例子，你可能会想到建立一条特殊通道，比如从人群头顶上直接“飘”过去。英国剑桥大学研究人员这次就为电子找到了一个“飘”过去的办法。

研究人员在砷化镓材料中构建两个量子点，两点之间建立起一个高能通道，电子在其中运动，就相当于“飘”过了其他电子，然后研究人员成功地把单个电子通过高能通道从一个量子点发送到另一个量子点，接着再把这个电子拍回来。如此往复约６０个回合，没有失误。

领导研究的克里斯·福特说，以这种方式运动的单个电子较少受干扰，有利于保持其上所携带的量子信息，在量子计算机的设计中，可以用这种方式来构建处理器和存储器等部件之间的通信线路。