研究人員終於開始拼湊晶片上的量子計算機的基本元件。兩個團隊報告稱，他們已經打造出首個基於晶片的量子匯流排版本，這是一種在量子位元（qubits）之間混合和交換資訊的工具。
這些研究小組表示，他們的成果是利用現代晶片製造技術製造全尺寸量子計算機的關鍵一步。
在普通計算機中，一個位元是0或1，但一個量子位元可以同時進入0和1的所謂疊加態。數以百計或數以千計的連結在一起的量子位元理論上將使量子計算機能夠破解密碼和搜尋資料庫，而這些任務對於當今最快的計算機來說，也會使其停滯數十年。
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訣竅是將量子領域與現代電子技術融合，以擴大量子位元的數量。一種新興的方法是從超導材料中流動的電流中產生量子位元，當冷卻到接近絕對零度時，超導材料可以無電阻地導電。由一個或兩個稱為約瑟夫森結的間隙斷開的超導體環路會導致兩種不同的電流同時流過它。
在這兩種新的設計中，研究人員都建立了一個資訊通道——匯流排——由鋁的兩個環路之間的彎曲導線構成。
當啟用時，量子位元環路以微波光子的形式將其疊加態傳輸到導線中。“這種效果有點像有一根吉他弦並撥動它，”科羅拉多州博爾德市國家標準與技術研究院的物理學家雷蒙德·西蒙斯說，他領導了其中一個團隊。
西蒙斯說，當撥動時，他所在團隊的7毫米（0.3英寸）長的導線儲存光子超過一微秒，然後第二個量子位元吸收了它。西蒙斯說，結果是一個基本的儲存電路，可以將量子態從一個量子位元傳輸到另一個量子位元。
耶魯大學應用物理系的羅伯特·舍爾科夫及其團隊使用更長的導線進行了類似的技巧，該導線在兩個量子位元之間混合了一個量子態，使得0和1在它們之間來回翻轉。這種混合對於建立許多量子位元之間糾纏的連結至關重要，糾纏是量子計算機執行的“燃料”。
耶魯大學小組的物理學家約翰內斯·邁耶說，研究人員現在應該能夠沿著這樣的匯流排連線大約六個量子位元。其他人已經連線了成對的超導量子位元，他說，但匯流排允許成對的量子位元繞過它們最近的鄰居並直接通訊。“如果你想構建一臺量子計算機，你需要一些長程的而不是[最近鄰]的，”邁耶說。
不過，仍然存在一個障礙：超導量子位元中的疊加態不會保持穩定或相干性很長時間。“當然，棘手的部分是提高我們量子位元的相干性，”西蒙斯說。他補充說，好訊息是“現在我們已經展示了用於擴充套件工作的要素。”