量子计算中的静默难题
好吧，这里有个令人惊叹的事实：量子计算机理论上可以解决那些需要传统计算机运行超过宇宙年龄时长的问题。但这里有一个陷阱——而且是一个巨大的陷阱。
这些机器极其脆弱。任何微小的扰动都会导致它们崩溃。我们所说的干扰，可能只是来自你手机的电磁干扰，甚至是环境中漂浮的杂散电荷。
想象一下，你试图在一个弹跳的蹦床上做一个完美的头手倒立，同时有人在耳边对你低语随机数字。这就是从机器内部看量子计算的样子。
超流体氦量子比特的登场
萨里大学的研究人员刚刚发表了一项令人着迷的成果。他们设计了一种全新的量子比特——量子信息的基本单元——使用的是所谓的超流体氦-3。
超流体氦本身已经相当奇特。它是冷却到接近绝对零度的氦，变成一种可以无摩擦流动的液体。它会爬上墙壁，逃出容器，其行为方式让物理学家兴奋不已。
但真正巧妙之处在于：这种超流体氦是电中性的。与当今大多数量子计算机中使用的超导量子比特不同，它不携带任何电荷。
你知道你的头发会因为静电而粘在气球上吗？那就是电荷在作祟。同样的干扰不断困扰着当今的量子计算机。萨里团队认为，通过使用零电荷的材料，他们的设计可以自然地避开这些问题。
他们将自己的发明称为 SHOQ 装置——听起来像是一个超级英雄或一个特别激烈的健身计划。（全称是 Superfluid Helium Oscillator Quantum，即超流体氦振荡量子。）
为什么错误率降低100倍至关重要
研究人员计算得出，他们设计的错误率大约比当前的超导量子比特低100倍。
让我们把这个概念具体化。想象一下，你试图发送一条短信，但每100个字符中就有1个随机改变。很烦人，对吧？现在想象一下，如果只有每10,000个字符中有1个改变。这就是差别。
这对可扩展性至关重要——即构建更大、更强大的量子计算机的能力。目前，向系统中添加更多量子比特会使错误控制呈指数级困难。这就像一边抛球一边增加球的数量；最终，总会有球掉落。
如果 SHOQ 装置能接近数学预测的效果，它可能会改变整个量子计算的发展路线图。
不是替代者——而是队友
我喜欢这项研究的一点是：团队并不认为超流体氦将取代现有的量子硬件。相反，他们设想不同类型的量子比特协同工作。
Eran Ginossar 博士说得很好：“我们不一定需要一种量子比特来做所有事情。”
想象一台量子计算机，其中超导量子比特负责繁重的计算任务，而超流体氦量子比特则安全地存储信息——就像量子存储器。各司其职。
这种混合方法感觉更现实。我们不是在等待一种完美的技术来拯救一切；我们正在组建一支专家团队。
接下来会发生什么？
团队现在正在构建原型，以测试这些预测在现实世界中是否成立。他们需要保持极低的温度——但这在超流体氦-3的其他实验中已经实现过。
一个有趣的细节：西北大学的 Jens Koch 教授曾帮助开发了 transmon 量子比特（当今最广泛使用的设计之一），他参与了这个项目。这就像让设计成功引擎的人来帮助你建造一种全新的汽车。
我的看法
我承认：量子计算的新闻有时感觉永远“还有五年就能改变一切”。但这项研究感觉不同，因为它用一个真正新颖的方法解决了一个根本性问题。
萨里团队并没有试图通过渐进式的微调让现有技术稍微好一点，而是基本上说：“如果我们从头开始，用一种完全不同的东西，会怎样？”
科学尚未完成——纸上的预测并不总能经受住现实的考验。但如果他们声称的哪怕只有一半在实验中得到验证，这可能是一个真正的转折点。
量子计算最大的障碍一直是量子态的脆弱性。也许解决方案不是更好地控制脆弱的事物——也许解决方案是找到一开始就不那么脆弱的材料。
这是一个美丽的想法。老实说？我迫不及待想看到它是否有效。