多年来,计算机系统一直利用硅处理器和存储芯片的排列方式,使它们彼此相邻地位于单层上。这些组件通过复杂的线路连接起来,这样数据就可以在处理器上计算,然后存储在存储芯片上。
问题是这种配置将数字信号发送到比理想的更长的线路上,而且瓶颈问题很常见——太多的数据试图同时通过同一个电路。这两个问题都可以通过将处理器和存储芯片堆叠在一起来缓解。三星之所以能够生产出一个16tb的硬盘,就是通过堆叠芯片。
但这很难。要制造一个硅芯片,你需要把它加热到华氏1800度,如果你直接尝试3D结构,这个过程会点燃下面的芯片。为了避免这种情况,电脑制造商不得不单独制造硅芯片,然后将它们堆叠起来,连接数千条所需的电线。
现在新南威尔士大学悉尼分校的一组研究人员在证明“自旋量子位”(代表量子计算机中基本信息单位的电子的属性)可以将信息保存长达两毫秒。这一成果被称为“相干时间”(coherence time),即量子位在日益复杂的计算中可以被操纵的持续时间,它比之前在同一量子处理器中使用的基准时间长100倍。
“更长的相干时间”意味着你有更多的时间来存储你的量子信息——这正是你在做量子运算时所需要的,博士生Amanda Seedhouse女士说,她在理论量子计算方面的工作促成了这一成就。“相干时间基本上是告诉你,在量子位中所有信息丢失之前,你可以用任何算法或顺序执行所有操作多长时间。”
在量子计算中,保持运动的自旋越多,计算过程中保持信息的可能性就越大。当自旋量子位停止自旋时,计算就会崩溃,每个量子位所代表的值就会丢失。扩展相干的概念已经在实验上得到了证实由新南威尔士大学的量子工程师于2016年完成。