毫无疑问，你是在一个基本信息单元是比特(0或1)的数字设备上浏览这篇文章。但全世界的科学家都在竞相开发一种基于量子比特(或称量子位)的新型计算机，它可以同时为0和1的叠加，有朝一日可以用它解决任何经典超级计算机都无法完成的复杂问题。

由美国能源部(DOE)阿贡国家实验室的研究人员领导的一个团队与佛罗里达州立大学工程学院机械工程副教授Wei Guo进行了密切合作，他们宣布创建了一种新的量子比特平台，该平台显示出巨大的潜力能发展成未来的量子计算机。他们的工作发表在最近的《自然》杂志上。

论文合著者Guo说：“量子计算机可能是一种革命性的工具，可以执行经典计算机几乎不可能进行的计算，但要使它们成为现实，还有很多工作要做。通过这项研究，我们认为我们在制造有助于实现这项技术潜力的量子比特方面取得了重大突破。”

该团队是通过在非常低的温度下将氖气冷冻成固体，然后将灯光中的电子喷射到固体上并在那里捕获单个电子来创建其量子比特的。

虽然量子比特类型有很多选择，但该团队选择了最简单的一种：单电子。通过加热一个简单的灯丝，例如在儿童玩具中发现的灯丝，就可以很容易地射出无穷无尽的电子。

量子比特的一个重要品质是它们能够长时间保持同时处于0和1的状态，这个时间称为“相干时间”。但保持相干时间是很有限的，这个限制是由量子比特与环境相互作用的方式所决定的。量子比特系统中的缺陷会显着缩短相干时间。

出于这个原因，该团队选择在真空中的超纯固体氖表面上捕获电子。氖是仅有的六种惰性元素之一，这意味着它不会与其他元素发生反应。阿贡科学家和该项目的首席研究员Dafei Jin说：“由于这种惰性，固体氖可以作为真空中最干净的固体来承载和保护任何量子比特不被破坏。”

通过利用芯片级超导谐振器，该团队能够操纵被捕获的电子，使他们能够读取和存储来自量子比特的信息，从而使其可用于未来的量子计算机。

以前的一些研究使用了液氦来作为保持电子的介质。这种材料很容易消除缺陷，但这种材料表面的振动很容易扰乱电子的状态，从而会影响到量子比特的性能。

固体氖提供了一种几乎没有缺陷的材料平台，它不像液氦那样振动。在构建了他们的平台后，该团队使用微波光子对一个被捕获的电子进行了实时量子比特操作，并对其量子特性进行了表征。

这些测试表明，固体氖为电子提供了一个强大的环境，只具有非常低的电噪声会干扰它。最重要的是，这种量子比特保持量子态的相干时间能与其他最先进的量子比特相媲美。而且这种量子比特平台的简单性也应该适合进行简单、低成本的制造。

量子计算的前景在于这种下一代技术能够比传统计算机更快地解决某些问题。研究人员的目标是将长相干时间与多个量子比特纠缠链接在一起的能力相结合。量子比特的这种叠加和纠缠能力，使量子计算机可以找到经典计算机需要多年才能解决的问题的答案。（编译:Qtech）