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《自然通讯》在线版8日公布了芬兰科学家的一项突破性研究成果:他们开发了一种名为“纳米发电机”的量子回路制冷装置，这种装置可以将量子位保持在足够低的温度下，从而准确可靠地运行。研究人员表示，冰箱将来可以集成到各种量子电子设备中，包括量子计算机。
普通计算机使用0和1来存储信息，通过制冷风扇或盖来散热降温。量子计算机使用量子位存储信息，量子位是由两种能量状态叠加而成的双态量子系统。叠加量子比特对外部干扰非常敏感，轻微的干扰会破坏它们并引起计算误差，因此它们必须与外部干扰很好地隔离。然而，量子位元在隔离后很容易变热，这会影响量子电脑。
当量子计算机执行快速运算时，数千个量子位将同时参与。为了确保计算结果的准确性，在开始一个算法之前，量子位必须被初始化为低温能量状态。如果量子位过热，则无法实现初始化，因此在运行多个量子算法时无法快速执行切换。
为了解决上述问题，芬兰阿尔托大学的量子物理学家米克·默顿和他的同事们开发了一种量子电路冰箱。量子电路通过两个独立的电子隧道形成能带。一个电子隧道是超导快速通道，允许电子通过零电阻，另一个是非超导慢速通道。慢通道中的电子可以从附近的量子器件吸收多余的热量，并过渡到超导通道。高温电子越过能带，低温电子“停留”下来，就像冰箱的制冷机制一样，带走量子系统中的热量。
在测试实验中，量子制冷装置成功地冷却了量子超导谐振器。通过调节外部电压，可以控制冷却开关。接下来，研究小组将改进纳米冷却器，并测试其对实际量子位的冷却效果。
默顿说，新的纳米冰箱有望在5到10年内实现商业化，让未来的量子设备在执行计算任务时可以在不同的算法之间快速切换，提高它们的计算能力和可靠性。
