英國《自然》雜志15日發(fā)表的兩項獨立研究，成功演示了能在以現(xiàn)有運行溫度的15倍溫度下運作的量子計算平臺。運行溫度提至1開爾文以上被認為是該領(lǐng)域一個重要里程碑，對于將現(xiàn)有原型擴展至更大更強的量子計算機來說，研究結(jié)果將能帶來極大影響。
量子比特對應(yīng)經(jīng)典的計算比特，可以通過超導(dǎo)電路實現(xiàn)或在半導(dǎo)體(比如硅)內(nèi)形成。這類固態(tài)平臺需要冷卻至極低溫度，因為熱量產(chǎn)生的振動會干擾量子比特，進而影響性能。一般來說，固態(tài)平臺需要在約0.1開爾文(零下273.05攝氏度)的溫度下運轉(zhuǎn)——這需要非常昂貴的制冷技術(shù)。
此次最新的兩項獨立研究分別報道了各自的概念驗證性實驗，成功讓硅基量子計算平臺在超過1開爾文的溫度下運行。其中荷蘭代爾夫特理工大學(xué)科學(xué)家曼諾·維爾德霍斯特及其同事，制作了一個能在1.1開爾文溫度運作的量子電路;澳大利亞新南威爾士大學(xué)的研究團隊演示的一個系統(tǒng)，則能在約1.5開爾文的溫度下運作。
兩項研究都把限制在硅中的電子自旋作為量子比特，并與周圍能在超過1開爾文溫度下正常運作的材料很好地隔離開來。在這個溫度下，可以引入定域電子來操控量子比特，研究人員認為，這是將這類量子處理器擴展至百萬量子比特的先決條件。
盡管此次升溫幅度相對來看并不大，但能將運行溫度提至1開爾文以上是一個重要的里程碑，因為冷卻到這一閾值以下既不容易也不便宜。隨著溫度提高到1開爾文以上，成本將大幅下降，效率將顯著提升。此外，硅基平臺也是很有誘惑力的選擇，因為這將有利于集成利用現(xiàn)有硅基硬件的經(jīng)典系統(tǒng)。
總編輯圈點
量子計算機無疑具有令人難以置信的能力，但現(xiàn)階段有一個眾所周知的問題——量子比特的不穩(wěn)定性，以及另一個不怎么為人所知的問題——運行所需的溫度條件。目前最流行的量子比特類型，基本都只在極低的溫度下存在，如果不想繼續(xù)以巨額支出來維持冷卻系統(tǒng)，要么能拿出使系統(tǒng)保持在如此低溫下的低成本解決方案，要么提升運行溫度。由此我們才說，本文這一新進展能為創(chuàng)造室溫下運行的量子計算機開辟出新前景，進而推動量子計算和量子互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)走上應(yīng)用之路。(記者張夢然)
