晨星LL 作品
第1176章 馬約拉納費米子與量子糾纏的退相干
如果電能在傳輸過程中沒有衰減會怎樣？
如果一臺計算機具有指數級的運行速度和完美的精度又會怎樣？
關於這個問題，鄧肯霍爾丹教授曾經給過一個標準的回答。並且在2016年的秋天，這位物理學家和另外兩名同伴，因為“發現物質的拓撲相變和拓撲相”而獲得了本年的諾貝爾物理學獎！
簡單來說，他們通過嚴謹的實驗，發現即使是最小規模的微觀物質，也可以展現出宏觀性質，並且具有拓撲相。
這聽起來有些難懂，想要弄懂，就不得不理解拓撲這個概念。
眾所周知的是，數學家看待問題的方式往往和一般人不太一樣，他們往往習慣於透過現象看本質。而拓撲便是這麼一門學科，它研究的便是幾何圖形或空間在連續改變形狀後還能保持不變的一些性質。
一個最經典的例子表示，對於一名拓撲學家而言，甜甜圈和咖啡杯看起來都是一樣的，因為它們都擁有一個洞。
因為只有一個洞，你可以通過一個平滑的形變過程將甜甜圈變成一個咖啡杯，反過來也是一樣……即便這在一般人眼中看來可能會有些難以理解，甚至於莫名其妙，但事實上因為這一數學方法，已經其他領域的學者發現了不少有趣的東西。
尤其是在物理領域和材料領域，八十年代許多驚人的發現都是源自於拓撲學的方法，提供了理論基礎。
只是一直以來，人們雖然習慣於將拓撲學應用於解決宏觀世界的問題，卻對於拓撲學是否可以被用於對電子、光子這類亞原子粒子而一籌莫展。
因為它們都受到量子物理學奇特規律的影響，導致其大小、位置甚至是形態都處在不確定的狀態。
然而16年的諾貝爾物理學獎卻對這一命題給出了一個肯定的答覆。
即使是這些微觀世界的亞原子，也是符合拓撲學特性的！
這一理論對於日常生活顯然沒有任何影響，但對於電子工程領域而言，確實推開了新世界的大門！
在奇妙的量子世界中，這些性質在物質的某種特殊階段表現出具有驚人的穩定性和一些顯著的特性。其中最典型的例子就是拓撲絕緣體。
尤其是在石墨烯材料中發現的這一特性，直接導致了sg-1超導材料、以及碳基芯片的誕生。
而與此同時，這一性質同樣推動著量子計算的研究。
根據量子計算機的原理，其主要是通過亞原子粒子可以同時處在不同狀態的這一性質，將信息存儲在一個叫量子位（qubit）的東西里。也正是因為這一特性，量子計算機相比起傳統電腦，能以指數級的速度解決問題。
然而問題就在於，存儲數據的亞原子粒子非常的脆弱，和穩定的原子不同，即使是輕微的擾動也有可能改變它所處的狀態。
也就是量子力學中所謂的“退相干”任何環境的影響都可能導致量子比特的糾纏態的坍塌！
想要解決問題，要麼降噪，要麼抗干擾，亦或者兩者一起上，無論是採取哪一條技術路線，都必須得讓亞原子粒子穩定下來才行。
而這，也是量子計算機研發的核心難題之一。
同時也是陸舟這些天來一直在研究的課題……
金陵高等研究院，地下三層的實驗室。
原本被用作備用樣品室的空房間裡，此刻正被一大堆新購置的設備填滿。
如果一臺計算機具有指數級的運行速度和完美的精度又會怎樣？
關於這個問題，鄧肯霍爾丹教授曾經給過一個標準的回答。並且在2016年的秋天，這位物理學家和另外兩名同伴，因為“發現物質的拓撲相變和拓撲相”而獲得了本年的諾貝爾物理學獎！
簡單來說，他們通過嚴謹的實驗，發現即使是最小規模的微觀物質，也可以展現出宏觀性質，並且具有拓撲相。
這聽起來有些難懂，想要弄懂，就不得不理解拓撲這個概念。
眾所周知的是，數學家看待問題的方式往往和一般人不太一樣，他們往往習慣於透過現象看本質。而拓撲便是這麼一門學科，它研究的便是幾何圖形或空間在連續改變形狀後還能保持不變的一些性質。
一個最經典的例子表示，對於一名拓撲學家而言，甜甜圈和咖啡杯看起來都是一樣的，因為它們都擁有一個洞。
因為只有一個洞，你可以通過一個平滑的形變過程將甜甜圈變成一個咖啡杯，反過來也是一樣……即便這在一般人眼中看來可能會有些難以理解，甚至於莫名其妙，但事實上因為這一數學方法，已經其他領域的學者發現了不少有趣的東西。
尤其是在物理領域和材料領域，八十年代許多驚人的發現都是源自於拓撲學的方法，提供了理論基礎。
只是一直以來，人們雖然習慣於將拓撲學應用於解決宏觀世界的問題，卻對於拓撲學是否可以被用於對電子、光子這類亞原子粒子而一籌莫展。
因為它們都受到量子物理學奇特規律的影響，導致其大小、位置甚至是形態都處在不確定的狀態。
然而16年的諾貝爾物理學獎卻對這一命題給出了一個肯定的答覆。
即使是這些微觀世界的亞原子，也是符合拓撲學特性的！
這一理論對於日常生活顯然沒有任何影響，但對於電子工程領域而言，確實推開了新世界的大門！
在奇妙的量子世界中，這些性質在物質的某種特殊階段表現出具有驚人的穩定性和一些顯著的特性。其中最典型的例子就是拓撲絕緣體。
尤其是在石墨烯材料中發現的這一特性，直接導致了sg-1超導材料、以及碳基芯片的誕生。
而與此同時，這一性質同樣推動著量子計算的研究。
根據量子計算機的原理，其主要是通過亞原子粒子可以同時處在不同狀態的這一性質，將信息存儲在一個叫量子位（qubit）的東西里。也正是因為這一特性，量子計算機相比起傳統電腦，能以指數級的速度解決問題。
然而問題就在於，存儲數據的亞原子粒子非常的脆弱，和穩定的原子不同，即使是輕微的擾動也有可能改變它所處的狀態。
也就是量子力學中所謂的“退相干”任何環境的影響都可能導致量子比特的糾纏態的坍塌！
想要解決問題，要麼降噪，要麼抗干擾，亦或者兩者一起上，無論是採取哪一條技術路線，都必須得讓亞原子粒子穩定下來才行。
而這，也是量子計算機研發的核心難題之一。
同時也是陸舟這些天來一直在研究的課題……
金陵高等研究院，地下三層的實驗室。
原本被用作備用樣品室的空房間裡，此刻正被一大堆新購置的設備填滿。