MIT研究警告称宇宙辐射会对量子计算机产生干扰作用

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在传统计算机中，信息以“比特(bit)”表示，它可以是0也可以是1。然而得益于量子物理学的诡异法则，量子计算机中的比特（称为量子位）能同时以两种状态的叠加状态存在。这意味着它们可以并行执行许多操作，这要比现有的计算机系统强大得多

但要制造出实用的量子计算机还要面对一个大型障碍。量子位有相当低的相干时间，这指的是它们能在叠加状态下停留的时间长短。这是因为它们对外界干扰很敏感，比如热量、磁场和电场甚至是我们周围的低强度辐射。

而一些最糟糕的“罪犯”来自太空。宇宙射线和它们产生的次级粒子像雨点一样不断地落在我们身上，虽然我们个人可能没有注意到它们，但它们可以对电子设备造成严重破坏。

在一项新的研究中，MIT、林肯实验室和西北太平洋国家实验室(PNNL)的研究人员已经量化了宇宙射线对量子计算机的影响程度。

在实验中，研究人员将辐照过的铜盘放在超导量子位旁边以测量辐射的影响。实验是在一个稀释冰箱里进行的，通过将环境温度降低到比真空环境温度低200倍左右来最小化其他干扰。研究人员在冰箱外还研究了第二个被辐射的铜盘，从而测量出量子系统暴露在了多大的辐射之下。

研究小组通过这种设置和其他模拟发现量子位相干时间将被限制在4毫秒左右。通过在铜盘和量子位之间放置或移除辐射屏蔽，进一步的实验证实了这一数据。虽然护盾确实有作用，但它并不是最实用的解决方案--它可是一堵重达两吨的铅砖墙。

实验表明，为了最大限度地利用量子计算机，我们需要为它们创作足够的屏蔽环境。这可能意味着要把它们移到地下深处，就像寻找中微子的实验一样，从而保护它们不受宇宙射线的伤害。不过研究小组表示，这可能不是唯一的解决方案。

“如果我们想建立一个产业，我们可能更倾向于减轻地面辐射的影响，”该研究的论文作者William Oliver指出：“我们可以考虑设计量子位让它们‘难以接触雷达’、对准粒子不那么敏感，或为准粒子设计陷阱，这样即使辐射不断产生它们，它们也可以从量子位中流失。所以这绝对不是游戏的结束。”