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制造量子计算机所需的硬件有多种可行的方法 这是因为可用于量子位的物理系统有很多 接下来我会给出一个具体的例子 我将向你们展示如何利用固态的半导体芯片中单电子的自旋来制造一台量子计算机 这是人们相当热衷的一种方法 部分是因为它使用的是和传统计算机芯片相同的制造方法 但计算机芯片的运作方式就完全不同了 首先 我们需要限制芯片中单电子的运动 这并没有想象的这么难 在我们的计算机和手机中所使用的最新硅片其晶体宽度仅为14纳米 大约是40个硅原子并排 你只需要做一点细微的修正 就能使用相同的技术来制作电子设备 将其中的绝大部分电子都排出、只剩一个电子 这就成为了量子位 量子信息是通过电子自旋进行编码的 要区分自旋的0和1状态 我们需要确保两个状态间的能量差大于环境的热能 这一能量差与自旋所受的磁场强度成正比 处于1特斯拉的磁场中时(比地球磁场强20倍) 能量差大约为1开氏度 因此 需要极强的磁场和极低的温度环境——接近于绝对零度 才能让芯片运作 接下来 我们需要用电子自旋旋转量子位来进行量子逻辑操作 我们在单个量子位操作中使用核磁共振也就是核磁共振扫描仪所用的方法 由于所需的磁场强度很大所需电磁激振的频率也很高 大约需要数十千兆赫…

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