量子计算机有望在未来的某一天将传统计算机远远甩在身后，但迄今为止，其实用性仍受限于其过于复杂的特性。
其中好消息是，斯坦福大学的一支工程师团队，刚刚介绍了一种相对新颖且简单的量子计算机设计。的单个原子与一系列光子纠缠在一起，以处理和存储信息。
研究地图-1:
由于量子物理的奇妙特性，量子计算机执行计算的速度比传统计算机快得多。而且，在信息的存储和处理上，传统计算机只有两种状态：“0”和“1”，但量子计算机可以兼顾这两种状态。
这意味着量子计算机的计算能力会随着量子比特的增加而呈指数级增长，从而可以解决很多经典计算机无法解决的问题。
研究地图-2:
同时，量子计算机也面临着巨大的挑战。一方面，量子计算机所依赖的量子效应对振动或热等扰动非常敏感，所以现阶段我们只能尽量将其保持在接近绝对零度的环境中。
另一方面，量子计算机的复杂性将随着机器计算能力的扩展而急剧增加，导致它们的物理尺寸越来越大、越来越重。
研究地图-3:
好消息是斯坦福团队说他们的新设计相当简单。作为一个光子电路，它可以用一些现成的组件来构建
包括光缆、分束器、两个光开关和光腔。
这样，这种设计可以减少量子计算机所需的物理逻辑门的数量。本巴特利特研究
“通常，如果你想建造这种类型的计算机，你需要使用数千个量子发射器，并将它们集成到一个巨大的光子电路中”。
斯坦福研究团队的新方案只需要使用一些相对简单的组件，机器的大小不会随着要运行的量子程序的大小而增加。
研究地图-4:
如图所示，新设计主要由两部分组成。一个是储存光子的环和散射单元。光子代表量子位，而“0”或“1”的状态是由绕环行进的方向决定的。如果同时向两个方向行进，说明光子处于量子叠加态。
为了对光子信息进行编码，该系统可以引导它们离开环，进入散射单元，然后进入包含单个原子的空腔。当光子与原子相互作用时，它们会纠缠在一起。
在这种量子状态下，两个粒子不再能分开描述。对粒子所做的更改将影响与之配对的粒子，无论它们相距多远。
量子计算机动画(15s视频通过)
光子返回储存环后，装置还可以通过激光操控原子完成“写”操作。研究小组指出，一个原子可以被重置和重复使用，他们可以操纵环中的许多不同光子。
这意味着量子计算机的计算能力可以通过在环上增加更多的光子来扩大，而不是鲁莽地配备更多的环和散射单元。
更重要的是，这个系统应该能够运行各种量子操作。通过编写新的代码来改变原子和光子相互作用的方式和时间，不同的程序可以在同一个电路上运行。
研究生Ben Bartlett/电气工程教授樊善辉(来自斯坦福大学)
本巴特利特
补充说：“通过测量原子的状态，你可以把操作转移到光子上。因此，我们只需要一个可控的原子量子位，并将其作为代理来间接操纵所有其他光子量子位”。
对于许多光子量子计算机来说，门是光子通过的物理结构。如果此时要更改正在运行的程序，通常需要重新配置硬件。
根据斯坦福大学的新计划，你不需要改变硬件
只需向机器传递一组不同的指令。此外，量子量子计算机系统可以在室温下运行，从而消除了对超大冷却系统的需求。
这项研究的细节已经发表在最近出版的期刊《Optica》上，原标题为“确定性光子量子”
《综合时间维度中的计算》.
