小小的“量子芯片”藏着大秘密!为什么它们不像我们希望的那样“乖”?,Fermi National Accelerator Laboratory


小小的“量子芯片”藏着大秘密!为什么它们不像我们希望的那样“乖”?

各位小朋友,大朋友们!想象一下,我们现在住在一个神奇的“量子世界”里,这里的小东西们,比如我们手机里的小零件,还有未来可能让我们电脑飞快的“量子计算机”里的“小小大脑”,它们都遵循着一种非常特别的规则。

最近,有一个叫做“费米国家加速器实验室”的超级厉害的科学家团队,他们发现了我们未来量子计算机里一个叫做“超导量子比特”(Transmon)的小伙伴,有时候会因为一些“小怪癖”导致它们工作得不够久。这就像是我们的小玩具,有时候玩着玩着就没电了,或者变得不那么灵敏了,得让科学家们好好研究研究,才能让它们变得更强大!

“量子比特”是什么?是不是有点像我们的小积木?

对!你可以把“量子比特”想象成我们玩积木搭房子时用到的最基本的小积木块。但是,这个“量子积木”比我们普通的积木要神奇得多!

我们平时玩的电脑,它们的小小零件叫做“比特”,只能是“0”或者“1”,就像灯泡要么是开着,要么是关着。而“量子比特”就像一个魔法积木,它可以同时是“0”又可以是“1”,甚至可以是“0”和“1”的混合体!这就像你的玩具车,它既可以往前开,也可以往后开,还可以同时往前又往后,是不是很酷?

为什么科学家们要研究“量子比特”?

因为拥有这种神奇能力的“量子比特”,可以帮助我们建造出比现在任何电脑都快无数倍的“量子计算机”!这些未来的电脑,可以帮助我们发现新药,设计新材料,甚至帮助我们解决一些现在看起来非常非常难的问题。

那么,那个“小小怪癖”是怎么回事呢?

科学家们发现,这些“量子比特”在工作的时候,需要一种叫做“微波”的能量来“喂养”它们,让它们保持神奇的状态。你可以把“微波”想象成给你的电子游戏机充电的电一样,没有电,游戏机就玩不了。

但是,就像我们在给玩具充电的时候,有时候会有一些电线没有接好,或者充电器有点小问题,导致充电速度变慢,或者充电不满一样,这些“量子比特”在接收“微波”能量的时候,也会有一些“微波能量”偷偷溜走,没有被好好利用。

“能量偷偷溜走”是怎么发生的呢?

科学家们发现,这些“微波能量”会藏在“量子比特”的“身体”里,或者它住的“小房子”里,然后慢慢地“漏”出去,就像一个小水壶,如果盖子没盖紧,里面的水就会慢慢蒸发掉。

这些“漏掉”的微波能量,就像是一些小小的“噪音”,会让“量子比特”变得不稳定,就像你在玩一个很灵敏的玩具,如果周围有很多杂音,你可能就听不清指令了。

“量子相干时间”又是啥?

“量子相干时间”就像是“量子比特”能够保持神奇状态,并且听得清指令的时间。如果“微波能量”漏得太多,这个时间就会变短,就像你的玩具玩一会儿就没电了,你没法玩得尽兴。

这次的科学研究,就是发现了这些“微波能量漏走”的地方,以及它们是如何影响“量子比特”工作时间的。就像我们发现了为什么玩具会没电,找到了原因,才能想办法让它充满电,并且玩得更久!

这对我们有什么意义?

这就像是我们发现了玩具的“秘密”,以后科学家们就可以想办法改进“量子比特”的设计,让它们更“漏电”更少,也就是更“节约能量”,这样它们就能工作得更久,更稳定,也更强大!

未来,当“量子计算机”真正成熟的时候,我们就能用它们来解决更多我们现在解决不了的问题,让我们的生活变得更美好!

给小朋友们的鼓励:

科学的世界充满着惊喜和发现,就像这次的“量子比特”研究一样。每一个问题背后,都隐藏着一个等待我们去揭开的秘密。

所以,如果你对我们周围的世界感到好奇,对小小的零件为什么会这样工作感到疑问,那就太棒了!这就是科学的开始。多问问题,多去探索,也许有一天,你也会成为发现大秘密的科学家哦!

记住,即使是最复杂的科学,也可以用简单的方式去理解。保持好奇心,你就能看到一个充满魔法的科学世界!


Microwave losses in transmon designs limit quantum coherence times, study finds


人工智能已提供新闻。

以下问题用于获取Google Gemini的回答:

在2025-07-29 14:37,Fermi National Accelerator Laboratory发布了《Microwave losses in transmon designs limit quantum coherence times, study finds》。请撰写一篇详细文章,包含相关信息,并使用儿童和学生都能理解的简单语言,以鼓励更多孩子对科学产生兴趣。请只提供中文文章。

发表评论