北京
一项新研究揭示了一个反常识的瓶颈：我们本以为增加量子比特是提升计算能力的关键，结果这条路走下去，量子计算机自身可能会先一步“冻结”。
德累斯顿-罗森多夫亥姆霍兹中心（HZDR）的研究人员在《新物理学杂志》上报告，随着量子比特数量的增加，量子芝诺效应可能在极端情况下让计算几乎陷入停滞，其表现就像一台经典电脑死机。
这个问题的矛头指向绝热量子计算机。这类机器的设计思路是让量子比特始终保持在最低能量态，也就是基态。为了完成计算，计算机会缓慢地重塑量子比特的能量图景，这个调整过程必须足够平缓，以确保量子比特在变化中始终不脱离基态。当整个过程走完，最终的基态就承载着最初问题的答案。
HZDR理论物理研究所量子技术负责人格尔诺特·沙勒博士将量子芝诺效应称为“此前被忽视的障碍”。该研究所所长拉尔夫·许茨霍尔德教授解释，绝热算法之所以被认为稳健，是因为它们的执行在很大程度上独立于底层硬件。不论是固态超导体构建的量子比特，还是被囚禁在电磁阱中的单个离子，都可以运行同一套方法。这种硬件灵活性让算法可以编写得相对简单且优雅。
然而，一台量子计算机想要正常工作，有一个前提不容挑战：量子比特不能受到太多干扰。现实操作中，工程师会通过屏蔽电磁辐射、将设备冷却到接近绝对零度等手段来保护量子比特。这些措施是为了维护叠加态，也就是量子比特在0和1之间占据可能状态的能力。同时被保护的还有纠缠，那是量子比特之间高度敏感的量子关联。正是叠加和纠缠赋予了量子计算机处理特定复杂问题时无与伦比的潜力。
许茨霍尔德强调，即便采取了这一切手段，环境对量子比特的影响也无法被彻底根除。HZDR团队构建的理论模型明确指出，随着更多量子比特被连接起来，绝热系统对这种环境侵扰会变得更加脆弱。因为当连接的量子比特更多时，系统必须追踪其能量图景中越来越细微的变化。
此时，量子芝诺效应就开始发挥作用。即便是极小的扰动，也会因为系统需要持续“观察”自身能量状态，而被反复放大，最终像频繁的刹车一样阻断了算力的实际推进。这个发现给量子计算的规模化路线提供了一个新的审视角度：在解决散热和纠错等老大难问题的同时，如何规避量子比特自身数量增长带来的“冻结”风险，也许会成为通往实用化之路上的一道硬门槛。
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