纳米比亚古老宝石藏着未来量子计算机的钥匙

根据圣安德鲁斯大学领导的新研究，使用一种古老的纳米比亚宝石制造的特殊形式的光可能是新的光基量子计算机的关键，它可以解决长期存在的科学之谜。这项研究由来自美国哈佛大学、澳大利亚麦考瑞大学和丹麦奥胡斯大学的科学家合作展开，相关研究报告已发表在《自然-材料》上。

据悉，该研究利用来自纳米比亚天然开采的氧化亚铜(Cu2O)宝石来生产里德伯极化子(Rydberg polaritons)，这是迄今为止创造的最大的光和物质混合粒子。

里德伯极化子不断地从光转换到物质，然后再转换回来。在里德伯极化子中，光和物质就像硬币的两面，而物质面是使偏振子相互作用的原因。

这种相互作用是至关重要的，因为这正是创造量子模拟器的原因，这是一种特殊类型的量子计算机，信息被储存在量子比特中。由于这些量子比特跟经典计算机中只能为0或1的二进制比特不同的是可以取0和1之间的任何数值，因此它们可以存储更多的信息并同时执行几个过程。

这种能力可以让量子模拟器解决物理学、化学和生物学的重要谜题，比如如何为高速列车制造高温超导体、如何制造可能解决全球饥饿问题的更便宜的肥料或蛋白质如何折叠从而更容易生产更有效的药物。

研究项目负责人、圣安德鲁斯大学物理和天文学学院的Hamid Ohadi博士表示：“用光制作一个量子模拟器是科学的圣杯。我们通过创造里德伯极化子--它的关键成分--实现了一个巨大的飞跃。”

为了创造里德伯极化子，研究人员将光困在两个高度反射的镜子之间。来自纳米比亚开采的石头的氧化亚铜晶体随后被削薄和打磨成30微米厚的板块（比人的头发丝还细）并被夹在两面镜子之间，这使得里德伯极化子比以前所展示的大100倍。

这项研究的论文第一作者之一、圣安德鲁斯大学物理和天文学学院的Sai Kiran Rajendran博士指出：“在eBay上购买石头非常容易。挑战在于制作存在于极窄颜色范围内里德伯极化子。”

目前，研究团队正在进一步完善这些方法以探索制作量子电路的可能性，而这是量子模拟器的下一个成分。