物理学家提出新蓝图——模块化量子计算机

与仅使用单位为“0”和“1”的二进制进行信息编码的传统计算机不同，量子电脑采用的是量子比特——“0”和“1”的量子叠加态。许多科学家相信，一台成熟的量子计算机，其运行速度将能达到传统计算机的亿万倍以上，成为解决更复杂计算问题的下一代终端平台。不过，到目前为止科学家们几乎无法建立超过 10 或者 15 个量子比特的设备，这并不足以执行任何有意义的计算——换句话说，科学家们还无法建立一台具有实际意义的量子计算机。

　　近日，由英国瑟赛克斯大学的量子物理学家 Winfried Hensinger 领导的研究团队表示，他们利用现有技术“描绘”的量子计算机新蓝图或许能打破这一僵局。相关论文日前被发表于《科学进展》期刊。

　　实现量子计算的关键是捕捉并控制量子线路中的游离离子，目前科学家们一般采用单独激光技术来解决这一问题。“不过建造一台完整的量子计算机，你将需要近十亿个激光束。这并不现实，所以我们团队寻求了另一种方法——用覆盖整个计算机的微波辐射场来控制离子。”Winfried Hensinger 说道。

　　为了达到这一目标，科学家们将离子“囚禁”在一块块单独的硅芯片中，然后通过系统内的微波辐射场对“囚禁离子”进行导向控制，让信息在各芯片间快速传递。研究人员表示，使用这种技术可实现模块化信息传导，比使用光波进行单个离子控制的传输方式要快 100000 倍。而且，这种芯片通过传统的电子工业技术就能制造，提高了构建可进行有效运算量子计算机的可能性。

　　另外，使用模块化模型将能减少量子计算机运行时的所需的温度限制，从-273.15℃（理论上的最冷温度）提升至-213℃（液氮下便可实现），让量子计算机未来有望走出实验室。

　　虽然这个新蓝图使用的都是现有技术，但是这个项目现阶段还处于“概念”阶段，距离实现还有很长的路要走。且这种量子计算机的规模将堪比足球场，至少要花费一亿英镑。“这个建议非常具有挑战性，但这是值得追求的，我希望‘量子社区’中更多的人可以投入到此项研究中。”马里兰大学物理学家 Christopher Monroe 呼吁道。