日本研究人员开发出最快的双量子位门

据国外媒体报道，日本国家自然科学院分子科学研究所的一个研究小组使用光镊捕捉到了两个冷却到几乎绝对零度并被困在一微米距离的原子它使用了一种只发射10皮秒的特殊激光束来操纵原子，成功实现了世界上最快的双量子比特门，操作时间仅为6.5纳秒

这一研究成果发表在Nature middot在光子学网络版上，它有望成为一台全新的量子计算机，突破目前正在开发的超导和囚禁离子类型的限制。

原子量子计算机是基于1997年的quot用激光冷却和捕获原子quot以及2018年的发明了光镊获得两项诺贝尔奖的激光冷却和俘获技术这些技术有利于用光镊将冷原子阵列排列成任意形状，并允许对每个原子进行单独观察

由于原子是天然的量子系统，可以很容易地存储量子比特的信息，也就是量子计算机的基本组件Bit 一个量子位的相干时间可以达到几秒然后，通过将原子的一个电子激发到一个巨大的电子轨道，称为雷德伯格轨道，来实现双量子位门

凭借这些技术，冷原子平台成为制造量子计算机最有希望的候选之一，吸引了全世界工业界，学术界和政府的关注特别是，它具有革命性的潜力，因为与目前正在开发的超导和俘获离子类型相比，它可以在保持高一致性的同时轻松扩大规模

量子门是量子计算的基本运算元件，包括单量子位门和双量子位门，对应于传统经典计算机中的逻辑门这个成功的实现是最重要的双量子比特门之一，叫做受控z门

由于噪声的时间尺度一般慢于1微秒，如果我们能够实现一个足够快于此的量子门，将有可能避免噪声导致的计算精度下降，这将使我们更接近实现一个实用的量子计算机所以在过去的20年里，所有的量子计算机研究都在追求更快的门在本研究中，冷原子硬件实现的6.5纳秒超级快门比噪声快两个数量级以上，因此其影响可以忽略之前的世界纪录是15纳秒，是2020年谷歌AI用超导电路实现的