量子計算機(jī)有望解決材料科學(xué)和密碼學(xué)中具有挑戰(zhàn)性的任務(wù)，即使對于未來最強(qiáng)大的傳統(tǒng)超級計算機(jī)來說，這些任務(wù)也將遙不可及。然而，由于需要糾錯，這可能需要數(shù)百萬個高質(zhì)量的量子比特。

超導(dǎo)處理器的進(jìn)步迅速，目前的量子比特數(shù)只有幾百個。該技術(shù)的優(yōu)點是計算速度快，并且與微芯片制造兼容，但對超低溫的需求最終限制了處理器的尺寸，并在冷卻后阻止了任何物理訪問。

實驗裝置的效果圖

具有多個單獨冷卻處理器節(jié)點的模塊化量子計算機(jī)可以解決這個問題。然而，單微波光子（作為處理器內(nèi)超導(dǎo)量子位之間的天然信息載體的光粒子）不適合通過處理器之間的室溫環(huán)境發(fā)送。室溫下的世界熙熙攘攘，熱量很容易擾亂微波光子及其脆弱的量子特性，如糾纏。

奧地利科學(xué)技術(shù)研究所（ISTA）芬克小組的研究人員與維也納工業(yè)大學(xué)和慕尼黑工業(yè)大學(xué)的合作者一起，展示了克服這些挑戰(zhàn)的重要技術(shù)步驟。他們首次將低能微波與高能光子糾纏在一起。

這種兩個光子的糾纏量子態(tài)是通過室溫鏈路連接超導(dǎo)量子計算機(jī)的基礎(chǔ)。這不僅對擴(kuò)展現(xiàn)有量子硬件具有影響，而且還需要實現(xiàn)與其他量子計算平臺的互連以及新型量子增強(qiáng)遙感應(yīng)用。他們的研究結(jié)果已發(fā)表在《科學(xué)》雜志上。

冷卻噪音

Fink小組的博士后Rishabh Sahu是這項新研究的第一作者之一，他解釋說：“任何量子比特的一個主要問題是噪聲。噪聲可以被認(rèn)為是對量子比特的任何干擾。噪聲的一個主要來源是量子比特所基于的材料熱量。

熱量導(dǎo)致材料中的原子快速推擠。這會破壞糾纏等量子特性，因此，它將使量子比特不適合計算。因此，為了保持功能，量子計算機(jī)必須將其量子比特與環(huán)境隔離，冷卻到極低的溫度，并保持在真空中以保持其量子特性。

它們具有獨特的各種特性，例如纏繞。糾纏對量子計算機(jī)很重要，因為它允許它們以非量子計算機(jī)不可能的方式進(jìn)行計算。