如果量子计算机需要比普通计算机更快地处理和破解重要的运算问题，那么它必须要能够长时间地保存量子信息。一旦能量发生损失，量子位元的状态就会从1变为0，并且会同时破坏存储的量子信息。因此，在之前的传统量子物理学界，全世界的科学家一直致力于彻底消除量子计算机的能源损失或损耗。然而，芬兰阿尔托大学（Aalto University）的Mikko Mottonen博士及其研究团队采取了一套不同于传统的方法。他介绍道：“多年前，我们意识到量子计算机实际上是需要耗散效应才能够有效运行的，而其中诀窍就在于，只有在你需要它的时候，才让耗散发生。”
据美国“物理学网”3月11日消息称，在《自然·物理学》杂志同日刊发的一片研究论文中，来自阿尔托大学（Aalto University）和芬兰奥卢大学（University of Oulu）的科学家团队证明，他们能够按需将高质量超导谐振器中的耗散率提高1000倍——这种谐振器被应用于制造量子计算机原型。Mottonen博士解释道：“我们最近发明的量子电路冰箱是实现这种可调谐耗散效应的关键。未来的量子计算机也需要类似的功能来按需控制能量损失。”该研究论文的第一作者Matti Silveri博士表示，得出这个最具科学意义的研究结果是出人意料的。
Silveri博士解释道：“令我们大为惊讶的是，当我们打开耗散开关时，我们发现谐振器的频率发生了变化。70年前，诺贝尔奖得主Willis Lamb首次观测到氢原子中的微量能量转移。这次我们看到了同样的物理现象，不过这是我们第一次在打造设计的量子系统中观测到此效应。”Lamb的观察结果在当时是革命性的。他们指出，仅仅对氢原子进行建模是不够的，也要将电磁场考虑进去，即使它的能量为零。现在，这种现象在量子电路中也得到了证实。
这个新发现的关键点就在于能量的耗散——能量的转移——是可以开启和关闭的。控制这种能量的转移对于实现量子逻辑和量子计算机是至关重要的。Mottonen最后表示：“建造一个大规模的量子计算机是我们当今社会面临的最大挑战之一。
1月31日消息，马普量子光学研究所(Max Planck Institute of Quantum Optics)和路德维希-马克西米兰大学(Ludwig-Maximilian University)运营的阿特秒物理实验室的激光物理学家首次在无源自由空间谐振腔中产生了耗散孤子。
孤子是所有波中最稳定的。在导致所有其他波形弥散的条件下，孤子将不受干扰地以其单独的方式继续运动，丝毫不改变其形状或速度。孤子的自稳定特性解释了其在激光光学领域的重要意义，特别是在超短光脉冲的产生方面。慕尼黑的阿特秒物理实验室(LAP)由马普量子光学研究所(MPQ)和路德维希-马克西米兰大学(LMU)联合运营，由约阿希姆·普佩扎博士领导的一个团队，现在首次在无源自由空间谐振腔中产生光孤子。该技术可以在压缩激光脉冲的同时提高其峰值功率，为自由空间增强腔在超快动力学和精密光谱学的探索开辟了新的应用领域。
1834年，年轻的工程师约翰·斯科特·拉塞尔(John Scott Russell)在爱丁堡的一条运河中首次观测到一个单独的水波的形成。他骑马跟着它，发现它以恒定的速度传播了好几英里而没有改变它的形状。他甚至在花园里建了一个水箱来研究这种现象。但是他没有预料到这种“孤子”波形对流体动力学以外的物理学分支的后续意义。目前，光孤子是激光技术不可缺少的组成部分，特别是在量子光学和超快动力学的研究中。
由MPQ和LMU运行的Attosecond物理实验室的物理学家们现在第一次成功地在无源自由空间谐振腔中产生了时间光孤子。为此，他们将波长为1035纳米、重复频率为100 MHz的350飞秒红外激光脉冲耦合到一个新设计的被动光学谐振器中，该谐振器由四块镜子和一块薄薄的蓝宝石板组成。
发表论文的第一作者Nikolai Lilienfein解释说:“光脉冲的电磁场通道导致晶体折射率的非线性变化。”“这就产生了一个动态的相移，它完全补偿了谐振腔中的色散，同时扩大了脉冲的频谱。”由于干涉耦合激光源同时补偿谐振腔内不可避免的功率损耗，孤子原则上可以在谐振腔内无限循环。此外，研究人员还开发了一种控制腔孤子能量输入的高效方法。综合这些措施，研究小组将输入脉冲的持续时间压缩了近一个数量级，达到37飞秒，同时将脉冲的峰值功率提高了3200倍。
这种增强谐振器技术为产生高精度的极紫外(XUV)秒脉冲(一秒持续十亿分之一秒)提供了新的机会。这反过来可能使研究人员能够比以往更详细地描述亚原子过程的动力学特征，特别是观察电子的运动。
“在过去的几年里，我们已经能够将增强谐振器的独特优势应用于attosecond物理实验。这项新技术为脉冲功率和稳定性的进一步显著提高开辟了道路，这些系统可以实现，同时降低了实验设置的复杂性。这些改进在XUV频率梳谱的背景下也将是有益的，XUV频率梳谱是基于原子核量子跃迁的新一代光学时钟发展的核心。
