麻省理工將量子比特冷卻到絕對零度，量子計算穩定性實現重大飛躍
“超酷/冷”的量子計算世界無疑正飛速朝我們走來。
在如今的電腦中，資訊是以比特的形式傳送的——比特是度量資訊的基本單位，它的值非0即1。有朝一日，當我們進入量子計算的世界，
由於量子比特的值可以同時又0又1，使用它們將可以大大提升計算速度。然而，量子比特是出了名的不安分，要讓它們保持穩定，甚至存在很長的時間，這一直都是一項挑戰。
現在，麻省理工學院（MIT）的科學家找到了一種方法，可以使一種簡單的分子保持穩定，時間“比研究人員此前使用這些材料實現的長數百倍”，
研究人員依靠鐳射和超低溫來囚禁量子比特
首先，該研究團隊使用鈉和鉀製備了一種簡單的雙原子分子。據馬丁·茨維萊茵（Martin Zwierlein）稱——他是麻省理工學院的物理學教授，
“分子比原子擁有更多的‘控鍵’。”他說，“它們可以振動，可以旋轉；事實上，它們還可以強烈地相互作用；原子很難做到這些。通常情況下，原子必須真正相遇，差不多是彼此挨著，才能看到還有其他原子可以跟自己相互作用，而分子則可以（在相對較遠的距離）做到這一點。
在分子被製備出來之後，該團隊用微觀氣雲包裹住數千個這樣的分子，然後將氣雲限制在兩束雷射光束的交點處。不過，接下來的一步才是實驗取得成功的關鍵。這些分子被冷卻到大約300納開爾文的超低溫，也就是僅僅比絕對零度高千萬分之幾度。
進行實驗的真空室
這讓實驗團隊得以控制分子的三個重要特性：振動、旋轉，以及每個原子中原子核的自旋方向。
此外，該團隊還成功證明，跟此前讓量子比特保持相干的所有努力相比，超低溫下的分子能夠持續更長的時間。在這裡，更長的時間只相當於一秒鐘，但在令人難以置信的量子計算世界中，
“我們強烈希望能夠在幾分之一毫秒內完成一次所謂的門——即兩個量子比特之間進行的運算，比如加法、減法，或者類似的運算。”茨維萊茵說，“如果你看一看這個比率，你可以期待在我們讓樣本保持相干的時間裡完成10,000到100,000次門運算。那被說成是量子電腦的要求之一，即門運算的次數要跟相干時間達到這種水準的比率。”
馬丁·茨維萊茵（左）和同事在實驗室
茨維萊茵表示，把1個納-鉀分子乘以1,000，這樣的系統可以完成現有電腦望塵莫及的複雜計算。
當然，我們可能還要過十年或更長的時間才能造出這樣的系統。不過，有了這樣的研究成果，再加上其他技術進步——包括説明量子電腦避免過熱的技術；創建量子橋把多台電腦連接在一起；利用機器學習來預測和避免量子系統的不穩定性；以及使用矽電晶體來製造量子邏輯門——“超酷/冷”的量子計算世界無疑正飛速朝我們走來，甚至快過你學會拼讀“qubit”（量子比特）這個詞。
“這些研究成果真的是最先進的。”西蒙·科尼什（Simon Cornish）贊道，並補充說，這些成果“精彩地揭示了對超冷分子核自旋態加以利用在量子資訊處理、量子記憶以及探測極性分子偶極相互作用和超冷碰撞方面的應用潛力。”科尼什是英國杜倫大學（Durham University）的物理學教授，他並未參與麻省理工學院團隊的研究。
“我認為這些成果是超冷分子領域邁出的重要一步，並將廣泛引起量子科學、量子相干性、量子資訊和量子類比等相關領域龐大研究社區的興趣。”
麻省理工學院團隊的研究成果於近日發表在《科學》雜誌上。
翻譯：何無魚
造就：劇院式的線下演講平臺，發現最有創造力的思想
那被說成是量子電腦的要求之一，即門運算的次數要跟相干時間達到這種水準的比率。”馬丁·茨維萊茵（左）和同事在實驗室
茨維萊茵表示，把1個納-鉀分子乘以1,000，這樣的系統可以完成現有電腦望塵莫及的複雜計算。
當然，我們可能還要過十年或更長的時間才能造出這樣的系統。不過，有了這樣的研究成果，再加上其他技術進步——包括説明量子電腦避免過熱的技術；創建量子橋把多台電腦連接在一起；利用機器學習來預測和避免量子系統的不穩定性；以及使用矽電晶體來製造量子邏輯門——“超酷/冷”的量子計算世界無疑正飛速朝我們走來，甚至快過你學會拼讀“qubit”（量子比特）這個詞。
“這些研究成果真的是最先進的。”西蒙·科尼什（Simon Cornish）贊道，並補充說，這些成果“精彩地揭示了對超冷分子核自旋態加以利用在量子資訊處理、量子記憶以及探測極性分子偶極相互作用和超冷碰撞方面的應用潛力。”科尼什是英國杜倫大學（Durham University）的物理學教授，他並未參與麻省理工學院團隊的研究。
“我認為這些成果是超冷分子領域邁出的重要一步，並將廣泛引起量子科學、量子相干性、量子資訊和量子類比等相關領域龐大研究社區的興趣。”
麻省理工學院團隊的研究成果於近日發表在《科學》雜誌上。
翻譯：何無魚
造就：劇院式的線下演講平臺，發現最有創造力的思想