22mK！量子“冰箱”高效冷却量子比特，助力量子计算腾飞

　　美国国家标准与技术研究院(NIST)携手瑞典查尔姆斯理工大学，开发出一种新型“量子冰箱”，能有效冷却量子比特，为量子计算创造“干净”的工作空间。

　　该装置利用热量驱动，自主将目标量子比特冷却至接近绝对零度的极低温，从而减少计算错误，提升量子计算的可靠性。

　　为了“擦除”或重置超导量子比特，即把它们恢复到最低能量状态，通常需要将它们冷却至接近绝对零度。传统上，最佳的重置方式可以达到 40—49 毫开尔文(mK)的温度。

　　此次研究团队实现了更佳成绩：将量子比特冷却至 22mK，显著减少了初始错误，为后续的计算过程节省了大量纠错工作量。

　　援引新闻稿报道，该量子冰箱基于超导电路，由三个量子比特构成：一个“热”量子比特提供能量，一个“冷”量子比特充当散热器，以及一个需要被冷却的目标量子比特。

　　基于超导电路的新型“量子冰箱”由两个量子比特组成，一个热量子比特(右上)和一个冷量子比特(中间)，它们共同冷却目标量子比特(左下)。图片来源：瑞典查尔姆斯理工大学 / NIST

　　在实际的量子计算机中，如果充当“黑板”(chalkboard)的计算量子比特温度过高，“热”量子比特将目标量子比特的热量泵入“冷”量子比特(散热器)，从而冷却目标量子比特至接近基态，清除计算残留，为下一次计算做好准备。该过程自动运行，只需极少的外部控制或额外资源，即可维持计算量子比特的计算能力。

　　这项研究解决了量子计算领域的一大难题 —— 维持量子比特的稳定性。通过有效冷却量子比特至极低温，量子“冰箱”能最大限度地减少热量和辐射对量子比特的干扰，从而降低计算错误率，为构建更可靠的量子计算机奠定了基础。