仅在读取量子比特时才“激活”

低能耗放大器仅在读取量子比特信息时启动。

图片来源：瑞典查尔姆斯理工大学

科技日报北京6月26日电（记者刘霞）瑞典查尔姆斯理工大学科学家研制出一款革命性的放大器。这款设备不仅能耗仅为现有顶级放大器的十分之一，还创新性地采用脉冲操作模式，即仅在读取量子比特信息时“激活”，从而大幅减少量子系统的退相干效应，向扩大量子计算机规模迈出了重要一步。相关成果发表于最新一期《微波论与技术汇刊》杂志。

作为量子计算中用于编码数据的基本信息单位，量子比特与经典计算机中只能表示0或1的二进制位比特不同。量子叠加导致量子比特可以同时处于0和1的叠加状态。这意味着一台拥有20个量子比特的计算机，能同时表征超百万种不同的状态，这种特性让量子计算机在药物研发、密码破解、人工智能等领域展现出巨大潜力。

然而，量子比特极其脆弱，任何微小的温度波动、电磁干扰甚至测量过程本身，都可能破坏其量子态（即退相干），导致信息丢失。鉴于此，读取量子信息需要超高灵敏度微波放大器，但传统放大器持续工作时产生的热量会加剧退相干。如何平衡“高精度读取”与“低干扰保护”，成为量子计算发展的关键瓶颈，科学家们竞相研发高性能放大器。

新型放大器的突破之处在于其“按需工作”的能力。如同声控灯只在检测到声音时亮起，这款放大器仅在读取量子比特信号时才激活。而且，团队借助遗传编程算法优化，使其响应时间缩短至35纳秒，完美匹配了量子脉冲的快速读取需求。

新研制的设备在保持高性能的同时，功耗却很低。不仅解决了量子比特读取过程中的能耗与干扰难题，更为未来大规模量子计算机的集成奠定了硬件基础。

量子计算从实验室走向实用化需要多项技术支持。其中，能缓解量子系统中长期存在的读取干扰问题，那无疑是实质性的进步。本文中放大器的最大优势在于“按需启动”的工作机制，使其仅在必要时运行，大幅降低背景噪声与热干扰，从而延长量子态的保持时间。这对于提升量子计算的稳定性、减少错误率具有重要意义。未来，随着量子比特数量的增加，如何实现精准、独立的测量将成核心挑战，而这款放大器则提供了切实可行的技术路径。