大部分人都認為量子計算機是完全沒有可能出現(xiàn)在現(xiàn)實工作中實際工作的。本月MIT計算機科學家Scott Aaronson與理論物理學家Joy Christian還就量子計算機能否制造出來賭注20萬美金。

一般來說，傳統(tǒng)計算機采用的是0與1的二進制計算，二進制很容易以電路的開 與關，或者高電平與低電平表示。而量子計算則用一個個量子態(tài)代替了傳統(tǒng)計算機的二進制計算位，稱之為“量子位”(qubit)。量子態(tài)除了以正向和反向自 旋代表0與1外，還存在兩者之間的多種狀態(tài)，稱之為“疊加態(tài)”，這使得同時計算能力比傳統(tǒng)計算機有極大的提升。但是一直以來最大的問題在于，量子計算機的 核心，即用于運算的量子態(tài)本身極易受到擾動，使得計算過程和結果報廢。所以關鍵就在于如何找到一種方法，使得量子系統(tǒng)不受外界因素的擾亂。

為實現(xiàn)量子退火，研究人員首先調整8個量子位，使其排成一列。由于量子自旋 會產(chǎn)生有方向性的磁場，研究人員得以讓每一個量子位的磁場和它左右相鄰的兩個保持同一方向（向上或者向下）。然后，研究人員把兩端的量子位調整為反向，并 允許中間6個量子位根據(jù)它們各自相鄰的另外兩個，重新調整自旋方向。由于外力強制了那兩個量子位反向旋轉，這一調整過程最終變成一個“受阻”的磁體陣列。 然后，通過向同一方向傾斜量子位并升高能壘，研究人員最終使得該系統(tǒng)導向了一種特殊的受阻自旋陣列，即為基態(tài)。

量子位可以通過兩種方式改變自旋方向：通過量子力學隧道機制，以及通過經(jīng)典 熱運動的性質。由于加熱會破壞量子位的量子性質，研究人員必須展示一種純粹通過量子隧道效應，使得自旋反轉的方法。他們對系統(tǒng)施以激光冷卻，直到隧道和熱 運動導致的轉換都已經(jīng)停止，量子位被“凍結”。通過在不同溫度下重復這一過程，研究人員就能夠確定如何只使用隧道效應完成量子退火了。

未來的量子計算機幾乎在瞬間就能從最大的數(shù)據(jù)庫中找出重要信息。隨著全球存 儲的電子數(shù)據(jù)呈指數(shù)級增長，該技術將讓人們更輕易地精確搜尋自己想要的信息。根據(jù)量子物理的反直覺規(guī)則處理數(shù)據(jù)。量子物理的反直覺規(guī)則指的是單個亞原子粒 子可以同時出現(xiàn)在多個地方。這種性能將使得量子計算機處理信息的數(shù)量和速度遠超過傳統(tǒng)的超級電腦。但是在量子計算變得實際可行之前，必須克服巨大的技術障 礙。

根據(jù)研究人員解釋，增加自旋的數(shù)量，可以使該系統(tǒng)提供一個物理上實際可行的方法來實現(xiàn)一些量子算法。研究人員目前正應對這一挑戰(zhàn)，并計劃將這一程式應用于，諸如機器學習和人工智能之類的領域。