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MIT研究警告称宇宙辐射会对量子计算机产生干扰作用



据外媒报道,量子计算机正在以令人兴奋的速度前进,但不幸的是,这一进程可能很快就会停滞。射向地球的宇宙射线可能会干扰这些量子计算机中信息的完整性,现在麻省理工学院(MIT)的一个研究小组展示了这些计算机是多么的脆弱以及该如何保护它们。

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资料图

在传统计算机中,信息以“比特(bit)”表示,它可以是0也可以是1。然而得益于量子物理学的诡异法则,量子计算机中的比特(称为量子位)能同时以两种状态的叠加状态存在。这意味着它们可以并行执行许多操作,这要比现有的计算机系统强大得多

但要制造出实用的量子计算机还要面对一个大型障碍。量子位有相当低的相干时间,这指的是它们能在叠加状态下停留的时间长短。这是因为它们对外界干扰很敏感,比如热量、磁场和电场甚至是我们周围的低强度辐射。

而一些最糟糕的“罪犯”来自太空。宇宙射线和它们产生的次级粒子像雨点一样不断地落在我们身上,虽然我们个人可能没有注意到它们,但它们可以对电子设备造成严重破坏。

在一项新的研究中,MIT、林肯实验室和西北太平洋国家实验室(PNNL)的研究人员已经量化了宇宙射线对量子计算机的影响程度。

在实验中,研究人员将辐照过的铜盘放在超导量子位旁边以测量辐射的影响。实验是在一个稀释冰箱里进行的,通过将环境温度降低到比真空环境温度低200倍左右来最小化其他干扰。研究人员在冰箱外还研究了第二个被辐射的铜盘,从而测量出量子系统暴露在了多大的辐射之下。

研究小组通过这种设置和其他模拟发现量子位相干时间将被限制在4毫秒左右。通过在铜盘和量子位之间放置或移除辐射屏蔽,进一步的实验证实了这一数据。虽然护盾确实有作用,但它并不是最实用的解决方案–它可是一堵重达两吨的铅砖墙。

实验表明,为了最大限度地利用量子计算机,我们需要为它们创作足够的屏蔽环境。这可能意味着要把它们移到地下深处,就像寻找中微子的实验一样,从而保护它们不受宇宙射线的伤害。不过研究小组表示,这可能不是唯一的解决方案。

“如果我们想建立一个产业,我们可能更倾向于减轻地面辐射的影响,”该研究的论文作者William Oliver指出:“我们可以考虑设计量子位让它们‘难以接触雷达’、对准粒子不那么敏感,或为准粒子设计陷阱,这样即使辐射不断产生它们,它们也可以从量子位中流失。所以这绝对不是游戏的结束。”