量子計算領域的一項紀錄再次被打破：美國波士頓量子計算初創(chuàng)公司QuEra建造的新型量子計算機擁有迄今數(shù)量最多的邏輯量子比特——達到48個，是此前邏輯量子比特數(shù)量的10倍多。與標準量子比特不同，邏輯量子比特容錯率更高。這一成果向構建出實用量子計算機邁出了重要一步，相關論文發(fā)表于最新一期《自然》雜志。
QuEra的新型量子計算機向構建出實用量子計算機邁出了關鍵一步。 圖片來源：《新科學家》網(wǎng)站
量子計算機能完成多復雜的計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“原子計算”公司推出了擁有1000多個（數(shù)量是此前的3倍多）量子比特的設備，但這些新設備的計算能力并沒有顯著提高，因為傳統(tǒng)量子比特數(shù)量越多，產生的錯誤往往也更多。
鑒于此，QuEra公司轉而致力于增加量子計算機邏輯量子比特的數(shù)量，以制造出容錯能力更強的量子計算機。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，科學家使用激光和磁鐵的力，將一個真空容器中的數(shù)千個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個量子比特），制成一個邏輯量子比特。借助這種方法，研究人員一次可制造多達48個邏輯量子比特，是以前數(shù)量的10倍多。
此外，最新量子計算機用激光束制成的“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算機，必須使用多條導線來控制每個量子比特，控制能力相形見絀。
研究團隊在新量子計算機上實現(xiàn)了幾種計算機操作，以測試邏輯量子比特的性能，結果發(fā)現(xiàn)其容錯率更高。團隊估計，完全容錯或無錯誤的量子計算機將需要數(shù)千個邏輯量子比特。
