有一种行走虽然随机,却也能走出精彩( 二 )


首先 , 科学家观察单个光子的量子行走 。 一维阵列编号从Q1—Q11(11比特),这个光子初始位置被安排在中间的Q6 , 随着时间演化 , 科学家观察了不同时刻、不同格点位置上的光子密度分布 , 和Bose-Hubbard模型很好的吻合 。 后来 , 光子初始位置被安排在两边的Q1和Q11 , 情况也与理论相符 。 有趣的是 , 光子在一维阵列上开始变得活泼起来 , 它舞动着手中的绸布 , 利用干涉和反射作用 , 变化出主波、次级波和回波 , 在一维方向上 , 光子密度呈现出有趣的波动舞蹈 。
随后 , 科学家又在阵列上加了一个光子 。 他们这次想看看两个光子又能如何变化多端 。 这次的一维晶格有12位 , 编号为Q1—Q12 , 两个光子先是被分别放在了最中间的Q6点和Q7点 。 由于光子之间的强关联作用 , 神奇的事情出现了:与自由光子行为明显不同 , 两个光子的空间密度呈现反相关性 , 好像一种类似费米子的行为 。 这种反聚束效应 , 与理论预言完全相符了!
【有一种行走虽然随机,却也能走出精彩】这样的成果不只是让量子计算离我们更近了一步 。 生活中 , 可不止布朗的花粉随机行走 , 许多生物过程、化学反应都离不开量子行走的模拟计算 。 甚至 , 经济学中很多理论基础就来源于随机行走 , 比如 , 基于随机行走思想的Black-Scholes期权定价理论 , 就获得了1997年诺贝尔经济学奖 。 (吴长锋)

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