未來超級強大的量子計算機的一個黑馬候選者現在已經邁過了重要的里程碑。研究人員首次直接測量表明，他們可以在流經超冷超導線的電流之間建立關鍵的量子連結。
量子計算機將利用粒子或其他量子系統同時存在於兩種狀態的能力——即 0 和 1 的疊加態。將許多這樣的量子位元，或稱 qubits，組合成一臺可工作的量子計算機，將使其操作者能夠執行即使在今天的超級計算機上也不可能完成的任務，例如破解黃金標準的加密方案或快速進行復雜的搜尋。
為了使量子位元協同工作，它們必須是糾纏的，這意味著它們的量子態必須被連結起來，以便當一個量子位元為 0 時，另一個量子位元為 1，反之亦然。研究人員在糾纏由離子製成的多個量子位元方面取得了進展，離子具有持久的疊加態，但必須進行洗牌以協調多個量子位元。另一種量子位元由超導金屬線中的電流組成。這種量子位元可以透過在它們之間連線導線輕鬆地連線起來，但它們的疊加態相對容易受到干擾，因此研究人員尚未明確證明他們可以糾纏兩個超導量子位元。
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為了證明這種聯絡，一個小組構建了兩個量子位元，每個量子位元都是一個複雜的鋁線圈[U 形電極兩端之間的菱形]，並將它們連線在藍寶石襯底上，這可以延長疊加態的持續時間。當系統冷卻到鋁變成超導狀態時，即使存在中斷它的絕緣間隙，小電流也可以流過線圈。微波脈衝使一個量子位元處於兩個略有不同的電流在同一方向流動的疊加態。疊加態應該像兩個互相接觸的音叉一樣傳遞到第二個量子位元，從而產生糾纏。為了確認這種聯絡，研究人員用微波脈衝中斷了許多連續的疊加態。集體測量結果告訴他們，每個量子位元確實是另一個量子位元的映象。“這是一個巨大的進步，”加州大學聖塔芭芭拉分校的首席作者約翰·馬蒂尼斯說。“透過這個實驗和未來一年將要進行的其他一些實驗，”他說，“我們將變得非常有競爭力，可以與離子相媲美。” 該報告發表在 9 月 8 日的《科學》雜誌上。