科学家研制革命性量子放大器 助力量子计算机规模化发展
瑞典查尔姆斯理工大学的科学家近日成功开发出一款革命性的微波放大器，其能耗仅为现有顶级放大器的十分之一，并采用创新的脉冲操作模式——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。这一突破性成果发表于最新一期《微波论与技术汇刊》杂志，为量子计算机的规模化应用迈出了关键一步。
量子比特的脆弱性与读取挑战
量子比特（Qubit）是量子计算的基本信息单位，与经典计算机中的二进制位（0或1）不同，量子比特可以同时处于0和1的叠加态。例如，一台拥有20个量子比特的计算机可同时表征超百万种状态，使其在药物研发、密码破解和人工智能等领域具有巨大潜力。
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。因此，读取量子信息需要超高灵敏度的微波放大器。但传统放大器持续工作时产生的热量会加剧退相干，如何在“高精度读取”与“低干扰保护”之间取得平衡，一直是量子计算发展的关键瓶颈。
新型放大器的创新设计
这款新型放大器的核心突破在于其“按需工作”机制——类似于声控灯仅在检测到声音时亮起，该放大器仅在读取量子比特信号时才激活。研究团队利用遗传编程算法优化设计，使其响应时间缩短至35纳秒，完美匹配量子脉冲的快速读取需求。
此外，该设备在保持高性能的同时，能耗极低，仅为现有顶级放大器的十分之一。这不仅解决了量子比特读取过程中的能耗与干扰问题，还为未来大规模量子计算机的集成提供了硬件基础。
技术意义与未来展望
量子计算从实验室走向实用化需要克服多项技术挑战，而减少读取干扰是其中的关键之一。这款放大器的最大优势在于其“按需启动”机制，可大幅降低背景噪声与热干扰，从而延长量子态的保持时间，提高计算的稳定性和准确性。
随着量子比特数量的增加，如何实现精准、独立的测量将成为核心挑战。该研究为这一问题提供了切实可行的技术路径，有望推动量子计算机向更大规模、更高可靠性的方向发展。未来，结合更优化的量子纠错和控制系统，这一技术或将成为量子计算实用化的重要基石。
