瑞典查尔姆斯理工大学的研究人员发明了一种独特的系统，可以帮助量子计算机工作更长时间，并变得更加强大。该系统解决了一直阻碍量子计算进步的权衡问题。

突破或将扫清量子计算机的主要障碍

目前，量子计算机受到电磁干扰或磁波动等因素造成的误差和噪声的限制。这些干扰会导致敏感的量子位失去量子态，从而限制量子计算机解决问题的时间。此外，有效控制量子态对于量子计算机解决复杂问题至关重要。

查尔姆斯理工大学202Q实验室负责人、该研究的高级作者西蒙尼·加斯帕里内蒂(SimoneGasparinetti)表示：“我们创建了一个系统，能够以前所未有的速度对多态量子系统进行极其复杂的操作。”

量子计算的新方法

查尔姆斯大学研究人员创建的系统基于连续变量量子计算，使用谐振子对信息进行线性编码。这种方法偏离了双量子态原理，提供了更多的物理量子态，使量子计算机能够更好地抵御错误和噪声。

“将量子比特想象成一盏蓝色的灯，从量子力学的角度来看，它可以同时打开和关闭。相比之下，连续变量量子系统就像一道无限的彩虹，提供无缝的颜色渐变。这说明它能够访问大量状态，提供比量子比特的两种状态更丰富的可能性，”查尔姆斯理工大学量子技术研究员、这项研究的主要作者阿克塞尔·埃里克森(AxelEriksson)解释道。

克服克尔效应

虽然基于谐振子的连续变量量子计算能够改善误差校正，但其线性特性不允许执行复杂的操作。将谐振子与控制系统相结合的尝试受到了克尔效应的阻碍，这种效应会扰乱振荡器提供的众多量子态，从而抵消预期的效果。

查尔姆斯大学的研究人员通过在振荡器内部放置控制系统装置来规避克尔效应。该解决方案保留了谐振子的优点，同时能够高速精确控制量子态。

SimoneGasparinetti表示：“我们团队经常尝试将超导元件与量子振荡器分开，以免扰乱脆弱的量子态。在这项工作中，我们挑战了这一模式。通过在振荡器的核心处嵌入控制装置，我们能够避免扰乱许多量子态，同时能够控制和操纵它们。因此，我们展示了一组以极高速度执行的新型门操作。”

这项发表在《自然通讯》上的研究可能为更强大的量子计算机铺平道路，并使我们更接近实现量子计算在社会中的全部潜力。