美國科學科學家首次研發出一種新型“量子橋”技術，該技術可以將大量微型的量子計算機連接起來。本圖是一個量子橋的示意圖，顯示鉆石中的一組孔洞陣列，孔洞與孔洞之間被植入兩個硅原子。

　　布洛赫球：量子計算的原理通常用“布洛赫球”來進行形象的解釋。傳統計算機的運行狀態只能位于球體的兩極之一，即“1”或“0”的狀態；而在量子計算機中，其運行狀態可能位于布洛赫球面的任何一個位置。

　　據國外媒體報道，比傳統計算機運算速度快1億倍的微型量子計算機已經面世。但是，一直以來困擾科學家的一個難題就是，如何將這些微型系統以合理適用的大小投入到人工智能等應用領域。近日，美國桑迪亞國家實驗室和哈佛大學科學家首次研發出一種新型“量子橋”技術，該技術可以將大量微型的量子計算機連接起來。研究人員認為，這一成果將推動量子計算的更快發展與實際應用，也將有助于研制更為強大的人工智能系統。

　　量子計算技術就是利用亞原子粒子一種特別的屬性，即在任何時候都以不止一種狀態存在。在傳統的計算機中，數據以兩種狀態來表示，即二進制位“1”或“0”。但是，量子計算機采用的是量子位。量子計算機中的計算過程就是量子位相交互的過程，因此一臺量子計算機的功能需要許多量子位支持。

　　量子計算機之所以很難制造，原因在于到目前為止科學家們仍然未能找到一種簡單的方式來控制復雜的量子位系統。美國桑迪亞國家實驗室科學家現在研發了一種新型“量子橋”技術。研究人員聲稱，他們并不像以往那樣只建造一臺大型量子計算機，而是通過量子橋新技術將大量的微型量子計算機連接起來，從而來解決量子位系統的控制難題。研究項目負責人、美國桑迪亞國家實驗室科學家萊安-卡馬喬表示，“人們已經制造出微型的量子計算機。也許首個最實用的量子計算系統，并不是一臺獨立的大型量子計算機，而是一組連接在一起的微型量子計算機。”

　　新型量子橋技術是通過向鉆石中添加雜質實現的。在實驗中，桑迪亞國家實驗室和哈佛大學科學家采用了聚焦離子束和離子注入機，它們負責將一個個單個離子注入到一塊鉆石底物的特定位置。然后，研究人員利用一個硅原子替代鉆石中的一個碳原子，從而導致該硅原子周圍的碳原子“逃離”。這樣，硅原子周圍就會空出許多空間。通過這種方式，物質看起來是以固態形式存在，但它們的行為屬性就好像氣態物質一樣。

　　卡馬喬介紹說，“我們所做的工作就是根據我們的需求精確地植入硅原子。我們可以植入到成千上萬個位置，從而產生可用的量子設備。在此之前，研究人員不得不在一塊數微米大的鉆石底物中搜尋大約1000個隨機出現的非碳原子，其輻射強度要強大到足以達到單個光子的水平才有用。”當硅原子被植入到鉆石底物時，負責激光生成的光子將硅電子碰撞到一種更高的能量狀態。然后，電子將回到較低的能量狀態，因為所有事物都在追求一種盡可能最低的能量水平。當上述過程發生時，它們就會通過不同的頻率、強度和偏振發射出攜帶信息的光量子。“在此項研究中，哈佛大學科學家主要負責進行相關實驗，以及操作光學和量子設施。我們主要負責設備制造，以及尋找一種更為靈巧的方式來計算究竟需要植入到鉆石底物中的離子數量。”