用一个计算计算量子计算机是一场与时间的赛跑,这要归功于它们内心的量子态的脆弱。和新研究建议我们可能很快击中了一堵墙,我们可以一起抱着它们由于自然干扰背景辐射

量子计算有一天可以让我们开展计算,即使是可想而想的最强大的超级计算机的计算,我们仍然远离这一点。而这是一个有名的原因是一种称为破坏的现象。

超大的人量子计算机依靠持有Qubits - 量子位 - 使它们在异国情调的量子状态,如叠加和纠缠。干式静力是从环境干扰导致它们逐渐丢失它们的量子行为以及任何编码的信息的过程。

它可能是由热、振动、磁波动或任何难以控制的环境因素引起的。目前我们可以保持超导量子位该技术由谷歌和IBM等领域的领导者青睐在最好的设备上可以稳定到200微秒,这对于做任何真正有意义的计算来说还是太短了。

但Massachusetts技术研究所(麻省理工学院)和太平洋西北国家实验室(PNNL)的新研究,发表上个星期自然建议我们可能会努力进一步努力。他们发现,来自宇宙射线的背景辐射和更像混凝土墙中的微量元素如痕量元素就足以放置四 -超导Qubits相干时间的毫秒限制。

这些破碎机制就像洋葱,我们一直剥离层在过去的20年里,还有另一层遗留下来的层将在几年内限制我们,这是环境辐射,“威廉奥利弗从麻省理工学院他在新闻发布会上说。“这是一个令人兴奋的结果,因为它激励我们想到其他方法来设计Qubits来解决这个问题。”

超导Qubits依赖于对流经无电阻电路的电子。但辐射可以使这些成对敲门出来,导致它们分开,这是最终导致的S.在量子比特的脱开过程中。

确定背景辐射水平对量子位的影响有多大,研究人员首先试图找出相干时间和辐射水平之间的关系。他们将量子位元暴露在受辐射的铜中,铜的辐射以一种可预测的方式随时间下降,这表明当辐射水平下降到最大值时,相干时间会上升毫秒,之后在其中踢的背景效果。

为了检查这种相干时间是否真的是由自然辐射引起的,他们建造了一个巨大的屏蔽,铅砖可以阻挡背景辐射,看看Qubits被隔离时发生了什么。实验清楚地表明,阻挡背景排放可以进一步促进相干时间。

在一分钟的时间里,诸如材料杂质和电子障碍等其他问题导致在这些效果中击败的争论,但鉴于技术一直在改善的速度,我们可能在几年内击中这堵墙。

“没有减轻,辐射将限制超导Qubits的相干时间到几毫秒,这对于实际量子计算不足,”来自PNNL的布伦特VandEvender“他在新闻发布会上说

潜在的解决方案对这个问题包括建造辐射屏蔽周围量子电脑或者将它们定位在地下,那里宇宙射线无法轻易穿透。但如果你需要几吨铅或一个大洞穴来安装量子计算机,那将使它们的广泛推广变得相当困难。

但是要记住,这是重要的,迄今为止才会在超导Qubits中观察到这个问题。7月,研究人员表明他们可以得到一个在硅中实施的旋转轨道qubit持续约10毫秒,而被困的离子夸张可以保持稳定长达10分钟。麻省理工学院的奥利弗说,建造更强大的超导量子比特还有很大的空间。

我们可以考虑以使它们'rad-hard'的方式设计Qubits,“他SAID。“所以它绝对不是游戏,它只是我们需要解决的下一层洋葱。”

图像信用:Shutterstock.

我是印度班加罗尔的自由职业者科学和技术作家。我的主要感兴趣的领域是工程,计算和生物学,特别关注三个之间的交叉点。

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