金属镱-171原子可能是自然界中最接近完美量子比特的物质。最近的一项研究显示了如何利用它们进行重复量子测量和量子比特旋转，这可能有助于可扩展量子计算的发展。

伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校的物理学家开发出了一种测量镱-171量子比特的程序，并可以将其存储下来以便日后使用。据研究人员在《PRX Quantum》杂志上报告称，这种“无损测量”将使他们能够使用量子处理器进行长时间、多阶段的计算，而这正是许多量子算法所要求的。

该研究的首席作者William Huie说："在过去几年中，镱-171已成为量子计算的一个非常有前途的候选材料。而现在我们已经演示了无损测量和比特旋转，也展示了镱原子阵列在某些类别的量子计算操作中的潜力。”

在目前正在探索的众多量子计算平台中，类似镱这样的中性原子阵列是最有前途的平台之一。它们可以直接扩展到大型系统规模，而且由于使用天然存在的原子，硬件和制造方面的问题较少。不过，某些类型的原子由于具有复杂的能级结构，使用起来比较困难。

伊利诺伊大学物理教授兼项目负责人Jacob Covey说："量子计算是基于量子比特的，它一般是一种具有两个可访问能级的量子系统。然而，原子尽管有很多优势，但它可能具有数十个可访问的能级，而要确保只处理两个能级是相当具有挑战性的工作。”

镱-171近年来备受关注，主因是它在冷却到最低能量状态时只包含两个可访问的量子能级。因此，对原子进行操作时，不太可能将其从需要的两级量子比特状态中击出，从而使无损测量变得更加容易。

Covey表示："但是——也许有点反直觉——这些对量子操作非常有利的特性是以牺牲原子中复杂得多的整体结构为代价的。我们和其他研究镱和其他碱土类原子的小组不得不重新开发原子物理学中许多现有的标准技术，以应对其复杂性。”

研究人员报告说，他们实现了对镱-171量子比特的无损测量，成功率高达99%。他们通过实现一种被称为实时自适应控制的技术，从而展示了其系统的能力，这其中包括使用了经典计算机根据测量结果来控制镱量子比特。

Huie说："基于由经典计算机进行外部控制的量子比特的算法，已经开始在量子信息科学领域受到关注。业界发现，在计算的中间阶段测量和控制量子比特，可以在某些情况下更有效地创建大规模量子行为。因此，展望未来，我们小组很高兴能利用我们的镱平台来探索这些新技术的发展。”(编译:Tmac)