運行更高的量子位是將量子計算冷卻成本從數百萬美元降低到數千美元的關鍵。
英特爾量子硬件總監吉姆·克拉克（Jim Clarke）。 （圖片來源：Tim Herman /英特爾）
量子計算機有潛力在短時間內完成難以置信的複雜計算和模擬，從而繞傳統計算機運行。但是有一個問題。嗯，實際上有幾個問題，但是最大的障礙之一是量子計算機需要非常冷地工作。不過，可能不會持續很長時間：兩個獨立的研究團隊各自宣佈了一個里程碑，這些里程碑可能會將冷卻成本從幾百萬美元降低到幾千美元。
根據IEEE Spectrum的報道，兩個團隊向自然界展示了他們的發現，在那裡，研究論文位於付費專欄後面。英特爾量子計算總監Jim Clarke參與了其中的一篇論文，該論文描述了由代爾夫特理工大學的Menno Veldhorst領導的研究。另一篇論文來自新南威爾士大學的研究員Andrew Dzurak和Henry Yang。兩個團隊都成功以超過1開爾文的速度運行量子運算。這比-457.87華氏度或-272.15攝氏度略高，這很冷，但是正如我們將要了解的那樣，它比量子計算的正常溫度更高。
要了解為什麼這很重要，讓我們談談量子位或量子位。在我們今天使用的經典計算機中，二進制位以0或1表示在兩種狀態下工作（關閉和打開）。量子位也可以工作，但是它們也可以同時在兩種狀態下工作，這稱為疊加。 。正如Wired最近解釋的那樣，使用硬幣翻轉的類比最容易理解這一點。二進制位可以是正面或反面，而qubit也可以。但是，量子位也可以處於疊加狀態，就像旋轉硬幣一樣，這樣它就有可能落在任一側。直到它停止旋轉，頭部和尾部都在起作用。
比這要複雜一些（IEEE對此有更多的詳細說明），但是通過考慮不確定性，量子位使計算變得更加複雜。從人工智能的潛在進步到新型藥物的開發以及更準確的天氣預報，其好處是巨大的。（當然，還要製作更復雜的遊戲。）
現在是問題所在：量子位需要大量的冷卻。正如英特爾在新聞稿中解釋的那樣，量子比特通常不會工作，除非它們幾乎像可能發生的那樣冷。這就是所謂的“絕對零”，它定義為0開爾文或-273攝氏度。從那裡使量子運算達到1開爾文似乎不是一個很大的步驟，但據研究人員稱，這開闢了新的可能性，並可以大大降低冷卻成本。
克拉克說：“這項研究代表了我們對硅自旋量子位的研究的有意義的進步，我們認為硅自旋量子位是為商業規模量子系統提供動力的有前途的候選者，因為它們類似於英特爾已經制造了50多年的晶體管。” “我們展示了可以在較高溫度下運行並保持高保真度的熱量子比特，這為在不影響量子比特性能的情況下允許各種本地量子比特控制選項鋪平了道路。”
Dzurak用更實際的話說，保持1.5開爾文“僅需花費幾千美元的製冷量，而不是將芯片冷卻到0.1開爾文所需的數百萬美元就可以實現。”
這些突破使qubit的運行溫度比到目前為止所需的運行溫度高11-15倍。它仍然需要大量的冷卻，但是在財務上更加可行，並且是朝著更多量子比特一起使用的一步。
這並不意味著您的下一款遊戲PC將是量子計算機。克拉克說，這一突破“加強了”量子計算的現有時間表，他認為這將在八到十年內開始影響我們的生活。
