研究人员终于开始拼凑芯片上的量子计算机的基本元件。两个团队报告称，他们已经打造出首个基于芯片的量子总线版本，这是一种在量子比特（qubits）之间混合和交换信息的工具。
这些研究小组表示，他们的成果是利用现代芯片制造技术制造全尺寸量子计算机的关键一步。
在普通计算机中，一个比特是0或1，但一个量子比特可以同时进入0和1的所谓叠加态。数以百计或数以千计的链接在一起的量子比特理论上将使量子计算机能够破解密码和搜索数据库，而这些任务对于当今最快的计算机来说，也会使其停滞数十年。
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诀窍是将量子领域与现代电子技术融合，以扩大量子比特的数量。一种新兴的方法是从超导材料中流动的电流中产生量子比特，当冷却到接近绝对零度时，超导材料可以无电阻地导电。由一个或两个称为约瑟夫森结的间隙断开的超导体环路会导致两种不同的电流同时流过它。
在这两种新的设计中，研究人员都创建了一个信息通道——总线——由铝的两个环路之间的弯曲导线构成。
当激活时，量子比特环路以微波光子的形式将其叠加态传输到导线中。“这种效果有点像有一根吉他弦并拨动它，”科罗拉多州博尔德市国家标准与技术研究院的物理学家雷蒙德·西蒙斯说，他领导了其中一个团队。
西蒙斯说，当拨动时，他所在团队的7毫米（0.3英寸）长的导线存储光子超过一微秒，然后第二个量子比特吸收了它。西蒙斯说，结果是一个基本的存储电路，可以将量子态从一个量子比特传输到另一个量子比特。
耶鲁大学应用物理系的罗伯特·舍尔科夫及其团队使用更长的导线进行了类似的技巧，该导线在两个量子比特之间混合了一个量子态，使得0和1在它们之间来回翻转。这种混合对于创建许多量子比特之间纠缠的链接至关重要，纠缠是量子计算机运行的“燃料”。
耶鲁大学小组的物理学家约翰内斯·迈耶说，研究人员现在应该能够沿着这样的总线连接大约六个量子比特。其他人已经连接了成对的超导量子比特，他说，但总线允许成对的量子比特绕过它们最近的邻居并直接通信。“如果你想构建一台量子计算机，你需要一些长程的而不是[最近邻]的，”迈耶说。
不过，仍然存在一个障碍：超导量子比特中的叠加态不会保持稳定或相干性很长时间。“当然，棘手的部分是提高我们量子比特的相干性，”西蒙斯说。他补充说，好消息是“现在我们已经展示了用于扩展工作的要素。”