美國國家標準與(yu) 技術研究院(NIST)又在量子計算機的研究上邁進一步，該機構成功結合微波(microwaves)與(yu) 偏振激光(polarized lasers)，對單獨量子位(quantum bits，qubits,)進行讀寫(xie) 。研究人員並表示將把所研發的原型技術應用到可一台可運作的量子計算機。

“我們(men) 利用微波來進行讀與(yu) 寫(xie) ，偏振雷射光則是用來選取將被讀取或是寫(xie) 入的原子；”NIST旗下聯合量子研究所(Joint Quantum Institute)的Trey Porto表示。

量子計算機據說能協助解開許多今日的難題。透過對量子位進行編碼，能同時代表0或是1──這個(ge) 原理稱為(wei) 疊加(superposition)；因此量子計算機能省略許多一般計算機所需的步驟，連續地篩選每個(ge) 可能的運算值。

而量子計算機技術的挑戰，則在於(yu) 如何在不擾亂(luan) 讓量子位有用處、卻很脆弱的疊加狀態之情況下，控製該種計算機的處理步驟。這對相鄰近的量子位來說尤其棘手，因為(wei) 每當對單個(ge) 量子位進行讀寫(xie) ，就會(hui) 擾亂(luan) 鄰近量子點的狀態。

用激光學晶格(藍色)來隔離與(yu) 控製銣原子(紅色)

NIST的研究人員聲稱已經找到解決(jue) 以上問題的一種方法，即利用偏振激光束的精確度來選擇原子；這種方法能讓個(ge) 別量子位被微波讀寫(xie) ，又不擾亂(luan) 鄰近量子位的狀態。

研 究人員是將一個(ge) 個(ge) 單獨的銣原子(rubidium atoms)，放置在用激光束做成的光學晶格(optical lattice)，在量子能源狀態(quantum energy states)下儲(chu) 存量子位。銣元子能產(chan) 生8種不同的能源狀態，NIST的研究團隊選擇了兩(liang) 種“記憶”狀態來代表0與(yu) 1。

該研究團隊接下來選擇第二組的“控製”能源狀態，做為(wei) 前麵“記憶”組的閘門；而透過將“記憶”與(yu) “控製”組內(nei) 的量子位相互交替，研究人員就能在不打擾鄰近量子位的狀態下，進行對個(ge) 別量子位的讀寫(xie) 。

“利用微波，可控製銣原子在記憶與(yu) 控製狀態間轉換；”Porto表示：“偏振激光則用以選擇要轉換狀態的原子。而用以轉換銣原子狀態的微波脈衝(chong) ，允許個(ge) 別控製單獨的銣原子。”目前NIST正試圖將這種技術應用在實際的量子計算機中。