量子計(jì)算領(lǐng)域的一項(xiàng)紀(jì)錄再次被打破：美國波士頓量子計(jì)算初創(chuàng)公司QuEra建造的新型量子計(jì)算機(jī)擁有迄今數(shù)量最多的邏輯量子比特——達(dá)到48個(gè)，是此前邏輯量子比特?cái)?shù)量的10倍多。與標(biāo)準(zhǔn)量子比特不同，邏輯量子比特容錯(cuò)率更高。這一成果向構(gòu)建出實(shí)用量子計(jì)算機(jī)邁出了重要一步，相關(guān)論文發(fā)表于最新一期《自然》雜志。

QuEra的新型量子計(jì)算機(jī)向構(gòu)建出實(shí)用量子計(jì)算機(jī)邁出了關(guān)鍵一步。圖片來源：《新科學(xué)家》網(wǎng)站

量子計(jì)算機(jī)能完成多復(fù)雜的計(jì)算取決于它包含的量子比特的數(shù)量。最近，IBM和總部位于加利福尼亞的“原子計(jì)算”公司推出了擁有1000多個(gè)（數(shù)量是此前的3倍多）量子比特的設(shè)備，但這些新設(shè)備的計(jì)算能力并沒有顯著提高，因?yàn)閭鹘y(tǒng)量子比特?cái)?shù)量越多，產(chǎn)生的錯(cuò)誤往往也更多。

鑒于此，QuEra公司轉(zhuǎn)而致力于增加量子計(jì)算機(jī)邏輯量子比特的數(shù)量，以制造出容錯(cuò)能力更強(qiáng)的量子計(jì)算機(jī)。邏輯量子比特是通過量子糾纏相互連接的量子比特組。

在最新研究中，科學(xué)家使用激光和磁鐵的力，將一個(gè)真空容器中的數(shù)千個(gè)銣原子冷卻到接近絕對零度，使原子的量子特性最為突出。隨后，他們再次用激光照射原子以精確控制其量子態(tài)。他們利用原子創(chuàng)建了280個(gè)量子比特，然后用另一束激光脈沖讓其中一組量子位發(fā)生糾纏（如一次糾纏7個(gè)量子比特），制成一個(gè)邏輯量子比特。借助這種方法，研究人員一次可制造多達(dá)48個(gè)邏輯量子比特，是以前數(shù)量的10倍多。

此外，最新量子計(jì)算機(jī)用激光束制成的“光鑷”使量子比特相互靠近，從而相互作用并交換信息，而IBM和谷歌制造的基于芯片的量子計(jì)算機(jī)，必須使用多條導(dǎo)線來控制每個(gè)量子比特，控制能力相形見絀。

研究團(tuán)隊(duì)在新量子計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)了幾種計(jì)算機(jī)操作，以測試邏輯量子比特的性能，結(jié)果發(fā)現(xiàn)其容錯(cuò)率更高。團(tuán)隊(duì)估計(jì)，完全容錯(cuò)或無錯(cuò)誤的量子計(jì)算機(jī)將需要數(shù)千個(gè)邏輯量子比特。