量子計算機在理論上可以以驚人的速度解決重要的計算問題，超越傳統的計算機。但是，它們面臨著主要的障礙：它們的基本計算單元，即量子位元，難以控制，並且容易受到熱量或其他環境因素的干擾。現在，研究人員設計了兩種量子位元，可能有助於解決這些挑戰。
傳統的計算機位元表示 1 或 0。但是，由於一種被稱為疊加的奇怪量子效應——允許原子、電子或其他粒子同時存在於兩種或多種狀態，例如同時向相反方向“旋轉”——單個由處於疊加態的粒子構成的量子位元可以同時包含兩個數字。當多個量子位元“糾纏”（指將一個粒子的行為與它的夥伴聯絡起來的量子特性）時，計算能力會隨著量子位元的數量呈指數增長。原則上，一臺 300 量子位元的量子計算機可以同時執行比可觀測宇宙中的原子數量更多的計算。
目前，基於粒子自旋方向的量子位元必須彼此間隔約 15 奈米——如果距離太遠，它們的糾纏就會失敗。但是，澳大利亞新南威爾士大學的量子工程師安德里亞·莫雷洛和他的同事現在聲稱已經設計出可以間隔高達 500 奈米的量子位元。這為控制量子位元的重要裝置提供了更大的空間。為了建立一個所謂的“翻轉-跳躍”量子位元（圖示），將一個電子從原子核拉開一段距離。這會導致原子顯示正負電極，可以在相對較大的距離上相互作用，研究人員在 9 月份的《自然通訊》雜誌上報道。
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資料來源：Brown Bird Design；來源：“具有強大遠距離量子位元耦合的矽量子處理器”，作者：Guilherme Tosi 等，發表於《自然通訊》，第 8 卷，文章編號 450；2017 年 9 月 6 日
另一種提出的量子位元設計基於“準粒子”，準粒子是由帶負電的電子與超導材料中帶正電的“空穴”相互作用形成的。在 8 月份《自然》雜誌報道的工作中，荷蘭代爾夫特理工大學和埃因霍溫理工大學的科學家及其同事建立了結構，其中一對分離的準粒子可以“編織”或交換位置，充當單個量子位元。它們之間的距離會減少環境效應同時擾亂兩個粒子的機會，這可能使這種量子位元高度穩定，代爾夫特大學的量子物理學家、研究共同負責人郝章說。
兩個團隊都表示，他們希望儘快建立新量子位元的工作版本。“我認為科學家們仍在尋求新的途徑來構建大規模量子計算機，這非常令人興奮，”麻省理工學院的量子物理學家塞思·勞埃德說，他沒有參與這兩項研究。