西班牙学者研究利用超材料进行光量子计算

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西班牙国家研究委员会理论物理研究所的研究科学家Alejandro González Tudela（图片来源：网络）

量子计算面临的最大难题之一，就是在提高计算能力的同时要降低错误率。西班牙国家研究委员会（CSIC）理论物理研究所的研究科学家Alejandro González Tudela正在研究解决这个问题的新方法——将一种超材料（具有独特属性的结构）的新功能与光量子特性相结合。自2014年以来，他的研究项目已获得BBVA基金会“莱昂纳多项目”资助的2000万美元。

在传统计算中，比特是信息的基本单位。传统比特是二进制的，因为它只能是0或1。比特的组合可以为计算机提供多种特性功能。但在量子计算中，基本单位是量子比特。它是一个量子系统，可以具有两种状态（0 和 1）中的一种，或者这些状态的任何叠加态。叠加是量子系统在被测量之前同时处于多个状态的能力。使用量子比特即有数以万亿个比特组合，因此有无限的计算可能性。CSIC研究员Alberto Casas称：一台由273个量子比特组成的量子计算机将比可观测宇宙中的原子拥有更多的内存。

问题是这种叠加的量子特性难以捉摸，保持稳定状态的时间很短。最轻微的环境变化（温度、电磁噪声或振动）都会降低这一特性，使量子计算机无法有效地执行大规模计算。这种效应称为“量子退相干”。

英国、美国和中国科学家最近在《自然物理学》上发表了一项研究：使用30量子比特可编程超导处理器来证明“量子