破纪录的实验可以解决量子计算中的巨大挑战：

两个原子膨胀到几乎可笑的大小并冷却到绝对零以上的一小部分，已被用来生成一个稳健、速度快得惊人的双量子比特量子门，它可以帮助克服量子计算的一些持续挑战。

由于双量子位门是高效量子计算机的基本构建块，这一突破具有巨大的意义。它可能会导致一种新型的量子计算机架构，突破当前对无噪声量子操作的限制。

Qubit 是一种缩写，是术语“量子位”的缩写。它是传统比特的量子计算等价物——计算技术所基于的基本信息单位。

为了以老式方式解决问题，信息（以及用于计算它的逻辑）是用二进制表示。就像电灯开关一样，组成这个系统的各个单元都处于唯一的开或关状态。或者，正如它们经常被描述的那样，是一个 1 或 0。

什么使量子计算如此强大的是量子位可以同时存在，作为一种称为量子叠加的状态。就其本身而言，量子位算不上一台计算机。然而，结合（或纠缠）其他量子位的叠加，它们可以代表一些非常强大的算法。

双量子位门是基于两个纠缠量子位的量子态的逻辑运算。它是量子计算机中最简单的组件，允许量子比特纠缠和读取。

一段时间以来，科学家们一直在对基于不同材料的量子门进行实验，并取得了一些非凡的突破。然而，一个问题仍然很重要：由于外部源也变得纠缠在一起，量子比特的叠加可以快速而容易地退化。

加速门是解决这个问题的最好方法：因为入侵通常比百万分之一秒（一微秒）慢，一个量子比这更快的门将能够“超越”噪声以产生准确的计算。

为了使用与通常略有不同的方法来实现这一目标，由物理学家 Yeelai 领导的一组研究人员日本国立自然科学研究所的 Chew 转向复杂的设置。

量子位本身是气态金属铷的原子。使用激光，这些原子被冷却到几乎绝对零，并使用光学镊子（可用于操纵原子级物体的激光束）彼此定位在精确的微米级距离。

然后，物理学家用激光脉冲原子。这将电子从离每个原子核最近的轨道距离撞到一个非常宽的轨道间隔，将原子膨胀成称为里德堡原子的物体。这在现在巨大的原子之间产生了 6.5 纳秒的周期性轨道形状和电子能量交换。

使用更多的激光脉冲，研究小组能够在两个原子之间执行量子门操作。研究人员表示，该操作的速度为 65 亿分之一秒（纳秒）——比之前用里德堡原子进行的任何实验快 100 多倍，这为基于这种特殊技术的量子门创造了新纪录。

这还没有完全打破目前最快的双量子位量子门操作的总体记录。这是在 2019 年实现的，使用硅中的磷原子，实现了令人惊叹的 0.8 纳秒；但这项新工作涉及一种不同的方法，可以避开目前正在开发的其他类型的一些限制。

此外，探索不同的架构可能会找到有助于最大限度地减少其他类型硬件缺陷的线索。

该团队表示，接下来的步骤相当明确。他们需要用一台专用激光器替换商用激光器，以提高精度，因为激光器可以向噪音致敬；并实施更好的控制技术。

该研究已发表在 Nature Photonics 上。