作为随着规模和复杂性的不断增长，工程师们遇到了一个重大障碍。 所有这些增加的机械意味着更高的温度——如果有什么东西可以毁掉一个完美的量子位，那就是热量。
有几个可能的解决方案，但任何修复都需要很小并且与现有的硅技术兼容。 最近发表的两篇论文证实，澳大利亚新南威尔士大学 (UNSW) 工程师开发的一种新设备可能是可行的方法。
去年年初，研究人员暂定公布微小的半导体材料称为量子点可以被隔离并仍然用于执行下一代计算所需的各种量子运算，所有这些都在相对温暖的 1.5 开尔文温度下进行。
“这仍然很冷，但只需花费几千美元的制冷就可以达到这个温度，而不是花费数百万美元将芯片冷却到 0.1 开尔文，”说来自新南威尔士大学的高级研究员安德鲁·祖拉克（Andrew Dzurak）。
这项研究不仅现在已被竖起大拇指在一个，它也得到了第二个验证，完全不同的研究由荷兰代尔夫特理工大学的一个团队进行。
确认这种概念验证设备的工作原理应该让我们相信，这项技术（如果不是类似的技术）将成为我们将量子计算机扩展到越来越有用的尺寸的一种方式。
传统计算使用“位”的二进制系统来执行逻辑运算，利用量子态的概率性质来管理特定的计算。
这些状态最容易以微小（最好是亚原子大小）粒子的特征来表示。 虽然处于未测量的形式，但这些粒子可以在数学上描述为具有所谓的叠加特性的混合。
叠加粒子的数学？ 以这种方式使用时称为量子位？ 可以快速解决传统计算机需要很长时间才能解决的算法，至少在理论上是这样。
但为了真正充分利用它们，量子位应该与其他量子位协作，以更加复杂的方式将它们的数学纠缠在一起。 理想情况下，如果我们要制造一个量子比特，那么数十个量子比特应该一起工作这不仅仅是一个昂贵的玩具。
一些科技公司声称已经到了这一点。 对他们来说，下一步是将数百甚至数百万人连接在一起。 这是一个崇高的目标，但给工程师带来了一个日益严重的问题。
“添加到系统中的每个量子位对都会增加产生的总热量，”祖拉克说。
热量有可能使整个叠加过程变得混乱，这就是为什么当前的设计如此依赖将粒子冻结到虚拟静止状态的冷却技术。
仅添加更多散热器就会带来空间和效率问题。 因此，祖拉克和他的团队寻找方法来容纳可以应对不断上升的温度的量子位。
他们发现，诀窍是将电子与一对纳米大小的岛（称为量子点）上的储存库隔离，该岛由硅金属氧化物制成。
然后可以使用称为隧道效应的过程来设置和测量电子状态，其中每个电子位置的量子不确定性允许它们在点之间传送。
隔离量子位巢内的这种隧道效应为电子的微妙状态提供了一定程度的保护，以抵御略高的温度，同时仍然允许系统与传统电子计算机连接。
“我们的新成果开辟了一条从实验设备到可用于现实世界商业和政府应用的负担得起的量子计算机的道路，”祖拉克说。
作为概念证明，这是令人兴奋的事情。 但在我们看到它与现有的量子计算技术结合之前，还需要回答很多问题。
到目前为止，在比平时高 15 倍的温度下烹饪量子位似乎效果很好，但我们还没有看到这如何转化为纠缠组，以及纠正错误的方法是否仍然适用于“热”量子位。
毫无疑问，研究人员将在未来的实验中将注意力转向这些问题，使我们更加接近能够解决宇宙向我们提出的一些最困难问题的量子计算机。
