MIT研究警告称宇宙辐射会对量子计算机产生干扰

在浩瀚的科技浪潮中，量子计算正在破浪前行，不断突破我们对信息处理能力的认知边界。这一领域的飞跃发展可能面临一个来自宇宙的不速之客——宇宙射线的威胁。近日，麻省理工学院联合林肯实验室及西北太平洋国家实验室的研究团队，揭示了宇宙射线对量子计算机潜在的破坏。他们的研究成果不仅揭示了量子计算机的脆弱性，也为我们提供了保护这一前沿技术的方向。

在传统的计算机领域，信息以单一的二进制状态存在，即0或1。但在量子计算的领域，信息以更为神奇的量子位呈现，这些量子位能够同时存在于两种状态的叠加态。这种特性为量子计算机赋予了并行处理大量信息的能力，从而理论上拥有远超现有计算机的性能。

量子计算机的研发之路并非坦途。宇宙射线和它们产生的次级粒子，就像一场突如其来的宇宙“恶作剧”，对量子计算机造成了不小的困扰。这些宇宙射线和次级粒子对量子计算机中的量子位产生强烈的干扰，导致相干时间大大缩短。相干时间是指量子位在叠加状态下能够保持其状态的时间。

为了深入研究这个问题，研究团队进行了一系列实验。他们在极低的温度下，使用稀释冰箱创造了一个几乎无干扰的环境，模拟宇宙射线对量子计算机的影响。实验结果显示，如果不采取任何防护措施，量子位的相干时间将被限制在仅仅4毫秒左右。而通过添加辐射屏蔽，如铜盘或甚至重达两吨的铅砖墙，虽然能有所缓解，但显然这并不是一个理想的解决方案。

这项研究揭示了量子计算机未来可能面临的重大挑战。为了充分发挥量子计算机的性能，我们需要为其创造一个几乎无辐射干扰的环境。也许，我们需要将量子计算机深埋地下，像寻找中微子的实验一样，避免宇宙射线的侵袭。研究团队并未将此视为唯一的解决方案。

研究的论文作者William Oliver指出：“如果我们希望建立一个产业级的量子计算环境，我们可能需要从源头上减轻地面辐射的影响。”他进一步提到，“我们可以考虑设计更加‘雷达隐身’的量子位，让它们对粒子不那么敏感；或者设计陷阱来捕捉这些准粒子，即使它们产生辐射，也能从量子位中流失。这绝对不是一个死胡同。”

这项研究不仅揭示了宇宙射线对量子计算机的威胁，也为我们指明了未来研究和保护的方向。随着量子计算技术的不断进步和成熟，我们有理由相信，人类一定能够克服这些挑战，让量子计算机在不久的将来成为现实并改变我们的生活。