位于加利福尼亚马里布的HRL实验室公司创造了一种量子计算机，减少了其18个自旋量子比特的接线，以提高性能。著作权：HRL实验室 在创造可以解决有用问题的量子计算机的激烈竞争中，使用“自旋量子比特”作为构建块的系统并不是热门选择。谷歌和其他公司的领先系统则将信息编码在超导电路的电子中，或在光束约束下的离子和原子中。然而，现在一系列新的结果，包括一些发表在《自然》上的研究，表明这些自旋量子比特不应被排除在竞争之外。量子计算机最终将发挥作用：革命背后的原因 与现代电子设备中的晶体管类似，自旋量子比特是通过在半导体晶圆上雕刻精确的图案而制造的。然而，这些图案并不是形成晶体管，而是形成每个容纳单个电子的“井”。自旋量子比特使用的材料和制造技术与传统硅芯片相似，因此吸引了科学家的关注，但它们的进展缓慢使其没有获得媒体关注。三年前，自旋量子比特量子计算机的尖端技术是一个仅包含两个量子比特的系统，特定测量的误差率约为4%。今天发表的两篇《自然》论文中，加利福尼亚马里布的HRL实验室和荷兰代尔夫特的QuTech的独立研究团队描述了一次飞跃：在硅设备上进行复杂测量，量子比特误差率约为0.2%。HRL的处理器包含18个自旋量子比特，而QuTech的有5个。其他小组也在自旋量子比特方面加速进展。今年四月，总部位于代尔夫特的初创公司Groove Quantum报告了一种18量子比特的基于锗的设备，其误差率相似，并在arXiv预印本服务器上发布，尚未经过同行评审。本月初，日本和光国立研究所的一组在另一篇预印本中报告了一种5量子比特系统，其超低误差率低于0.01%。来自沙特阿拉伯达兰的法赫德石油和矿物大学理论物理学家丹尼尔·洛斯表示：“这是社区的巨大进步。”HRL论文的同行评审报告，HRL公司与《自然》的新闻团队分享，给予了特别高的赞扬，有一位称其为“半导体自旋量子比特技术成熟的重要里程碑”。其他类型的量子比特在规模上仍然远远领先：使用超导电路的量子计算机运行超过100个量子比特，而使用中性原子的量子计算机则有数千个。但是最新的结果表明，自旋量子比特可以在误差小的情况下达到可比的质量。这对于HRL来说也是一个成功，今年早些时候，该公司因失去美国政府合同而面临大规模裁员。它的命运正在发生转变。令量子计算社区许多人感到惊讶的是，专注于超导电路量子比特的IBM上周宣布将收购HRL。“HRL团队将帮助IBM在量子创新的前沿推向更远的前沿，”IBM的研究主任杰伊·甘贝塔在一份声明中说。与现代经典计算机不同，现代经典计算机基于作为比特的晶体管，今天的初步量子计算机没有单一的构建块。量子比特可以由许多物质制成——原子、电路、电子——只要它们可以被置于精巧的量子态并受到控制。例如，自旋是一种描述粒子角动量的量子态，可以在空间中的任何方向上定向。1990年代末，洛斯和当时在IBM的物理学家大卫·迪文琴佐意识到，自旋电子将成为理想的量子比特，因为它们可以通过“电子控制晶体管的方式控制，即仅仅用电脉冲”，洛斯说。这使得自旋量子比特变得极具吸引力。这家价值十亿美元的公司计划利用光构建巨型量子计算机。它能成功吗？如今，自旋量子比特，如HRL的，自旋是由三电子的自旋形成的。电脉冲控制电子的量子自旋态——这些最终用于执行计算。