日本理化學研究所提出混合量子位構想以解決量子計算的關鍵障礙
[據物理學組織網站2018年12月28日報道] 量子計算機具有解決普通計算機無法處理的數學難題的潛力，但量子計算機在可擴充套件性方面仍存在許多問題。如今，日本理化學研究所領導的國際研究小組為量子計算設計了一個新的架構。通過將兩種不同型別的量子位（量子計算機的基本計算元素）組合使用，構造出一個可以快速初始化和讀取且具有高準確度的量子計算裝置。
在傳統計算機已經近乎達到理論極限的時代，量子計算機—利用量子現象進行計算的計算機，已經被認為是潛在的替代品，它能夠以一種非常獨特且快速的方式解決問題。然而，事實證明很難將它們擴充套件到執行實際計算所需的大小。
1998年，Daniel Loss和IBM公司的David DiVincenzo提出一個建議，通過將電子自旋嵌入到量子點（像原子一樣的可操縱粒子，也被稱為“人造原子”）技術建立量子計算機。從那時起，Loss和它的團隊一直致力於建造實用的裝置。
考慮到速度的原因，開發實用的計算裝置存在著許多障礙。首先，裝置必須能夠快速初始化。初始化是將一個量子設定為特定狀態的過程，如果不能快速完成，就會減慢裝置的速度。其次，相干性必須保持足夠長的時間，以便能夠完成測量。相干性是指兩個量子態之間的糾纏關係，最終的測量需要用到相干性。如果量子由於環境噪聲影響而失去相干性，計算將會出現錯誤，裝置將變得一文不值。因此，量子位的最終狀態必須被快速的讀取出來。
雖然已經提出很多構建量子計算機的方法，但Loss和DiVincenzo提出的方法仍然是最可行的，因為方法使用的材料是基於半導體的，這在目前具有一個很大的產業。
目前，研究小組發表在《Nature Communications》雜誌上的論文提出將兩種不同型別的量子位組合在同一個裝置上。第一種型別是單自旋量子位，也被叫做Loss-DiVincenzo量子位，它具有很高的計算準確度以及很長的去相干時間，因此能夠在給定的狀態下維持較長的時間，是一種理想的計算方法。
但是，這種量子位的缺點是無法實現快速初始化和讀取。第二種型別是單態-三重態自旋量子位，它可以實現快速的初始化和讀取，但缺點是相干時間太短。在這項研究中，研究人員將這兩種型別的量子位同量子門（受控的相位門）結合起來，使糾纏量子的自旋態在足夠的時間內保持相干性，並通過單態-三重態自旋量子位快速的測量出單自旋量子位的狀態。