未来超级强大的量子计算机的一个黑马候选者现在已经迈过了重要的里程碑。研究人员首次直接测量表明，他们可以在流经超冷超导线的电流之间建立关键的量子链接。
量子计算机将利用粒子或其他量子系统同时存在于两种状态的能力——即 0 和 1 的叠加态。将许多这样的量子比特，或称 qubits，组合成一台可工作的量子计算机，将使其操作者能够执行即使在今天的超级计算机上也不可能完成的任务，例如破解黄金标准的加密方案或快速进行复杂的搜索。
为了使量子比特协同工作，它们必须是纠缠的，这意味着它们的量子态必须被链接起来，以便当一个量子比特为 0 时，另一个量子比特为 1，反之亦然。研究人员在纠缠由离子制成的多个量子比特方面取得了进展，离子具有持久的叠加态，但必须进行洗牌以协调多个量子比特。另一种量子比特由超导金属线中的电流组成。这种量子比特可以通过在它们之间连接导线轻松地连接起来，但它们的叠加态相对容易受到干扰，因此研究人员尚未明确证明他们可以纠缠两个超导量子比特。
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为了证明这种联系，一个小组构建了两个量子比特，每个量子比特都是一个复杂的铝线圈[U 形电极两端之间的菱形]，并将它们连接在蓝宝石衬底上，这可以延长叠加态的持续时间。当系统冷却到铝变成超导状态时，即使存在中断它的绝缘间隙，小电流也可以流过线圈。微波脉冲使一个量子比特处于两个略有不同的电流在同一方向流动的叠加态。叠加态应该像两个互相接触的音叉一样传递到第二个量子比特，从而产生纠缠。为了确认这种联系，研究人员用微波脉冲中断了许多连续的叠加态。集体测量结果告诉他们，每个量子比特确实是另一个量子比特的镜像。“这是一个巨大的进步，”加州大学圣塔芭芭拉分校的首席作者约翰·马蒂尼斯说。“通过这个实验和未来一年将要进行的其他一些实验，”他说，“我们将变得非常有竞争力，可以与离子相媲美。” 该报告发表在 9 月 8 日的《科学》杂志上。