超高速雙量子位門　日本研發獲突破

量子科技是當前高科技競賽項目之一，日本國立自然科學研究院分子科學研究所（IMS）的科學家日前在《自然•光子學》發表突破成果，實現「雙量子位門」高速化運行，被稱為「超越迄今界限的劃時代成果」，將有望催生全新的量子計算機硬件，突破目前正在開發的超導和離子阱量子計算機的限制。

相較於電腦的信息量單位「bit」（位）為0或1，量子電腦的單位是可表示「0和1的相互重合狀態」的「量子位」，也就是構成量子計算的基本算術元素，包括單量子位門和雙量子位門，這次成功實現的是最重要的雙量子位門之一，稱為「受控Z門」。

量子門的精度（保真度）很容易受到來自外部環境和工作激光器噪聲的影響，這使得量子計算機的發展變得困難；由於噪聲的時間尺度一般慢於1微秒，如果能夠實現比這快的量子門，就可以避免因噪聲而導致計算精度下降，將更接近於實現一台實用的量子計算機。

研究團隊使用光鑷來捕獲兩個冷卻到幾乎絕對零且僅相隔一微米的原子，然後用僅發光10皮秒（1皮秒為萬億分之一秒）的特殊激光束操縱原子，成功執行了世界上最快的雙量子位門，其運行時間僅為6.5納秒（1納秒為十億分之一秒）。

研究所教授大森賢治表示，此次實現了雙量子位門中的全球最高速，比Google公司此前的世界紀錄快了1倍以上，未來更有望縮短至1納秒，將可帶動更接近成品的通用量子電腦的開發。（記者／白水堯）

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