科学家们刚刚将18个量子位——量子计算最基本的单位——压缩成6个奇怪连接的光子。这是一个前所未有的每光子三个量子位，也是通过量子纠缠相互连接的量子位数量的记录。

 

那么，这为什么令人兴奋呢?

 

在传统计算机上进行的所有工作，包括您用来阅读本文的任何设备，都依赖于使用位的计算，这些位在两种状态(通常称为“1”和“0”)之间来回切换。量子计算机使用量子位进行计算，量子位在两种状态之间波动，但根据量子物理的奇怪规则运行。与传统的比特不同，量子位元可以有不确定的状态——既不是1也不是0，而是两者都有可能——并且会变得奇怪地连接或纠缠，因此一个比特的行为会直接影响另一个比特。从理论上讲，杏耀客户端这使得普通计算机几乎无法完成的各种计算成为可能。(不过，目前量子计算还处于非常早期的实验阶段，研究人员仍在试验各种可能性，就像这项研究一样。)

 

据没有参与这项研究的加州大学伯克利分校的量子物理学家Sydney Schreppler称，这一成就之所以可能，是因为中国科技大学(USTC)的团队设法将如此多的量子位元装入如此少的粒子中。

 

她说:“如果目标是制造18个，那么过去的方法就是制造18个相互纠缠的粒子，每个粒子一个量子位。”“这将是一个缓慢的过程。”

 

她说，仅仅纠缠实验中使用的六个粒子就需要“数秒”——在计算机时间里已经是一段漫长的时间了，每一次计算都必须开始一个新的纠缠过程。每一个额外的粒子加入到纠缠体中都需要比上一个粒子更长的时间，以至于建造一个18量子位的纠缠体是完全不合理的，一次一个量子位。

 

(有很多量子实验涉及超过18个量子位元，但在这些实验中，量子位元并不都是纠缠的。相反，系统在每次计算时只纠缠几个相邻的量子位元。)

 

研究人员在6月28日发表在《物理评论快报》(Physical Review Letters)杂志上的一篇论文中称，为了将6个相互纠缠的粒子(在本例中是光子)中的每一个都打包成3个量子位，他们利用了光子的“多个自由度”。

 

当一个量子位元被编码成一个粒子时，它被编码成粒子可以来回翻转的一种状态——比如它的偏振，或者它的量子自旋。每一个都是一个“自由度”。一个典型的量子实验只涉及所有粒子的一个自由度。但是像光子这样的粒子有很多自由度。Schreppler说，通过同时使用多个这样的编码——研究人员以前也涉足过，但没有达到这种极端——一个量子系统可以在更少的粒子中包含更多的信息。

 

“就好像你在你的电脑里取了六位元，但每一位元所能容纳的资讯量却增加了三倍，”Schreppler说，“而且他们做得非常快、非常有效率。”

 

她说，中国科技大学的研究人员完成了这项实验，这并不意味着其他地方的量子计算实验将一次涉及更多的自由度。她说，光子在某些类型的量子操作中特别有用——最重要的是量子网络，其中信息在多个量子计算机之间传输。但是其他形式的量子位， 杏耀介绍 ，比如Schreppler研究的超导电路，可能不太容易接受这种操作。

 

她说，论文中一个悬而未决的问题是，所有纠缠的量子位元之间的相互作用是否相等，或者同一粒子上的量子位元之间的相互作用是否不同，或者不同自由度上的量子位元之间的相互作用是否不同。

 

研究人员在论文中写道，未来，杏耀app这种实验装置可能会让某些量子计算成为可能，到目前为止，这些计算只在理论上讨论过，从未付诸实践。