AI导读：

美国NIST与瑞典查尔姆斯理工大学合作开发出新型“量子冰箱”，可高效重置量子比特并保持低温环境，为研制可靠量子计算机铺平道路，显著减少初始错误并降低纠错需求。

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，共同研发出一种创新性的“量子冰箱”，该设备能够高效重置量子比特，并利用组件间的热流作为能源，维持一个稳定的低温工作环境。这项研究成果已在最新一期的《自然·物理学》杂志上发表，预示着在研制可靠量子计算机的道路上取得了重要突破。

设计量子计算机的挑战之一在于确保超导量子处理器中的量子比特在执行计算任务时不发生错误。这些量子比特极易受到热量和辐射的干扰，导致其状态受损，例如，微小的扰动就可能导致一个数字由1错误地转变为7。

为了“清除”或重置超导量子比特，即将其恢复至最低能量状态，通常需冷却至接近绝对零度的低温。传统方法最佳的重置效果可达到40至49毫开尔文（mK）的温度。而此次研究团队取得了显著进展，成功将量子比特冷却至22mK，这一成就大幅减少了初始错误，为后续计算过程减轻了纠错负担。

研究团队采用了一种名为“量子制冷”的先进技术，该技术借鉴了普通冰箱的工作原理，通过从量子比特中吸取热量来实现冷却。不同于家用冰箱依赖电力驱动，这款“量子冰箱”利用计算机其他部分的热量来推动冷却过程。

具体而言，该“量子冰箱”由两个额外的量子比特构成：一个连接至量子计算机较温暖的部分，作为能量源；另一个则充当散热器，吸收计算量子比特的多余热量。当计算量子比特过热时，第一个量子比特会主动将热量转移至散热器，帮助计算量子比特回归至接近其基态，并清除之前的数据。

这一过程高度自动化，几乎无需外部干预或额外资源来维持计算量子比特的功能。这种创新方法不仅降低了初期错误的发生率，还减少了整个计算过程中的纠错需求。

量子冰箱示意图

（文章来源：科技日报）