兩個原子膨脹到近乎滑稽的大小並冷卻到絕對零度以上的分數，已被用來產生一個強大的、速度極快的雙量子位元量子閘，可以幫助克服一些問題量子計算的持續挑戰。
由於兩個量子位元閘是高效的基本構建塊量子電腦，這項突破具有巨大的意義。 它可能會導致一種新的類型和電腦一樣多突破目前無雜訊量子操作限制的架構。
Qubit 是「量子比特」一詞的縮寫。 它是相當於傳統位元的量子計算——計算技術所基於的資訊的基本單位。
為了以老式方式解決問題，資訊（以及用於計算資訊的邏輯）由二進位系統表示。 就像電燈開關一樣，組成該系統的單元都處於唯一的開啟或關閉狀態。 或者，正如它們經常被描述的那樣，為一或零。
量子計算之所以如此強大，是因為量子位元可以同時存在，也就是一種稱為量子疊加的狀態。 就其本身而言，量子位元並不是一台電腦。 然而，與其他量子位元的疊加相結合（或糾纏），它們可以代表一些非常強大的演算法。
雙量子位元閘是基於兩個糾纏量子位元的量子態的邏輯運算。 它是量子電腦最簡單的組件，允許量子位元糾纏和讀取。
一段時間以來，科學家一直在對基於不同材料的量子閘進行實驗，並且取得了成果一些非凡的突破。 然而，有一個問題仍然很重要：由於外部源也變得糾纏在一起，量子位元的疊加可以快速且輕鬆地退化。
加速門是解決這個問題的最佳方法：由於入侵通常慢於百萬分之一秒（一微秒），因此比這更快的量子閘將能夠「超越」雜訊以產生準確的結果。
為了使用與平常略有不同的方法來實現這一目標，由日本國立自然科學研究所的物理學家 Yeelai Chew 領導的研究小組轉向了一種複雜的設置。
量子位本身是氣態金屬銣的原子。 使用激光，這些原子被冷卻到幾乎絕對零，並使用精確的微米級距離彼此定位光鑷– 可用於操縱原子級物體的雷射光束。
然後，物理家用雷射脈衝原子。 這將電子從每個原子核最近的軌道距離撞到一個非常寬的軌道間隔，將原子膨脹成稱為里德伯原子的物體。 這在現在巨大的原子之間產生了 6.5 奈秒的軌道形狀和電子能量的周期性交換。
使用更多的雷射脈衝，研究小組能夠在兩個原子之間執行量子閘操作。 研究人員表示，該操作的速度為十億分之一秒（奈秒），比之前任何里德伯原子實驗快了 100 倍以上，這為基於這種特殊技術的量子閘創造了新紀錄。
這還沒有完全打破最快的兩量子位元量子閘操作的整體記錄。 這是在 2019 年實現的，利用矽中的磷原子，實現了令人驚嘆的0.8奈秒; 但新工作涉及一種不同的方法，可以避開目前正在開發的其他類型的一些限制。
此外，探索不同的架構可能會帶來線索，有助於最大限度地減少其他類型硬體的缺陷。
團隊表示，接下來的步驟相當明確。 他們需要用一種專用雷射取代商用雷射器，以提高精度，因為雷射會產生雜訊； 並實施更好的控制技術。
該研究發表於自然光子學。
