日本分子科学研究所的一个研究小组现在在量子计算方面取得了长足的进步，在双量子比特门的帮助下实现了这一目标。量子比特是二进制比特的量子等价物，二进制比特是计算中使用的基本信息单位。
该团队成功地在 6.5 纳秒内成功地执行了世界上最快的双量子比特门。在此过程中，研究人员必须克服与这种技术相关的一些限制。然而，有一个问题——他们使用的方法可能难以在基于研究的环境中复制。
量子计算仍然是一个未知的领域，但它可能是解决现代计算机无法解决的问题的门户。它还可能极大地加速高性能计算 (HPC) 任务。虽然潜力肯定存在，并且IBM和英特尔等科技巨头正在挖掘它，但局限性也存在，这就是世界各地的研究团队继续探索该主题的原因。
由研究生 Yeelai Chew、助理教授 Sylvain de Léséleuc 和 Kenji Ohmori 教授领导的分子科学研究所的科学家团队进行了这项研究，并在Nature Photonics上发表了他们的发现。他们能够执行的双量子比特门操作是早期但重要的一步。在 Nature 上的第一篇文章在线发表后， Tom's Hardware是最早详细介绍该过程的出版物之一。
量子比特是我们在日常计算中熟悉的比特的量子等价物。然而，量子比特有一个优势——它们不限于 1 或 0 的值；相反，它们可以同时表示 1和0。这使他们更有效率，并释放了他们在更短的时间内执行复杂任务的能力。不幸的是，量子位很快就会退相干，这意味着它们不再返回准确的结果。
两个量子比特门操作需要量子比特纠缠在一起，而这种纠缠受到各种可以加速退相干的因素的影响。退相干问题可以通过两种方式解决——在量子位退相干之前需要更快地执行操作，或者纠缠需要持续更长时间。科学团队采用了第一种方法，即大幅加快速度——他们确实做到了，并在此过程中创造了世界纪录。
研究人员使用激光来大幅冷却由铷元素制成的两个原子量子比特。温度接近绝对零，低至-273.15摄氏度。然后通过使用光学镊子将这些原子固定在彼此相距一微米的范围内。然后，他们利用激光以 10 皮秒的间隔操纵量子比特。一皮秒相当于一万亿分之一秒。
通过上述步骤，研究人员能够在短短 6.5 纳秒内成功执行一个量子门，使其成为世界上最快的双量子比特门操作。之前的记录是 15 纳秒。
虽然这一飞跃并不意味着量子计算会突然普及，但这确实意味着科学家们正在朝着这个方向迈进。不幸的是，这种类型的技术可能难以在 HPC 环境中复制，而这正是它最常用的地方。
研究人员用来执行这个超快量子位门的铷原子量子位必须冷却到接近绝对零才能工作。在特殊情况下这样做是可能的，但实际上，大多数组织会转向不同的解决方案，直到这变得更容易管理。另一方面，即使这项技术有一天不会成为首选，这项研究也很重要，因为科学家们继续试图确定计算的未来究竟在哪里。