算法冷却与可扩展核磁共振量子计算机

我们在此提出算法冷却（通过极化热浴）——一种在有限温度下在液态核自旋系统中获得大量高极化自旋的强效方法。鉴于自旋-1/2 态代表（量子）比特，算法冷却通过利用一组快速热弛豫比特，超越了香农数据压缩界限来净化脏比特。这种辅助比特可以使用与环境快速达到热平衡的自旋来实现，例如电子自旋。在不冷却环境的情况下将自旋冷却到极低温度可能导致核磁共振实验的突破，而我们的“自旋制冷”方法表明这是可能的。核磁共振系综计算机的可扩展性可能是构建实用量子计算设备的主要障碍，而我们的自旋制冷方法表明这个问题可以得到解决。