内容来源：量子前哨（ID：Qforepost）

编辑丨王珩 编译/排版丨 沛贤

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几十年来，量子计算一直需要在仅高于绝对零度的极低温度下运行，只有这样才能发挥量子计算机独特的计算能力。

单个量子比特需要大型制冷设备才能运行。然而，在我们期望超导量子计算机能够带来突破的许多领域，例如设计新材料或药物，将需要大量的量子比特，甚至整个量子计算机并行工作。

能够进行错误管理和自我纠错的超导量子计算机对于可靠计算至关重要，预计其规模将非常庞大，未来整个仓库将充满冷却系统，并消耗大量电力来运行一台超导量子计算机，谷歌、IBM 和 PsiQuantum 等公司正在为此做准备。

但是，如果超导量子计算机能够在稍高的温度下运行，它们就会更容易操作，而且应用范围也会更广。在《自然》杂志上发表的新研究中，科学家展示了可以在 1K 左右的温度下运行的一种量子比特（单个电子的自旋），这比之前所需要的温度要高得多。

冷却系统在较低温度下效率会降低。更糟糕的是，现在用来控制量子比特的系统是相互交织的电线，这让人联想到ENIAC和 20 世纪 40 年代的其他大型计算机。这些系统产生大量的热量，对量子比特协同工作造成了物理瓶颈。

量子比特数量越多，问题就越复杂。在某种程度上，布线问题将变得难以克服。控制系统需要内置到与量子比特相同的芯片中。然而，这些集成电子设备比大量的电线消耗更多的电能，并且产生更多的热量。

新研究将提供一条前进的途径。科学家已经证明，一种特殊的量子比特可以在 1K 左右的温度下运行，它由在硅上印有金属电极的量子点制成，使用的技术与现有微芯片生产中使用的技术非常相似。

虽然这仅比绝对零度高一度，但这一突破可以将庞大的制冷基础设施压缩为一个更易于管理的单一系统，从而大大降低运营成本和功耗。

这种技术进步不仅有益于学术领域。在药物设计等领域，量子计算也有望彻底改变我们理解分子结构的方式，并改变与分子结构相互作用的方式。这些行业的研发费用高达数十亿美元，量子计算技术将降低成本节并提高效率。

温度更高的量子比热提供了新的可能性，但它们也将在纠错和控制方面带来新的挑战。更高的温度很可能导致测量误差率的增加，难以保持计算机的功能。

超导量子计算机的发展仍处于早期阶段。有朝一日，它可能会像今天的硅芯片一样无处不在，但通往未来的道路将充满技术障碍。

新进展可以在更高温度下运行量子比特，这是简化系统要求的关键一步。它为量子计算摆脱专业实验室的限制，进入更广泛的科学界、工业和商业数据中心带来了希望。