多一個(gè)量子比特，測(cè)量提速五倍：如何打破量子世界的速度瓶頸？

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2025-05-20 14:04:10 Science科學(xué)

量子科技領(lǐng)域迎來(lái)重大突破！來(lái)自多所頂尖高校的科學(xué)家團(tuán)隊(duì)破解了量子測(cè)量領(lǐng)域的世紀(jì)難題——在保證精度的前提下大幅縮短測(cè)量時(shí)間。這項(xiàng)刊登于《物理評(píng)論快報(bào)》的研究成果，通過(guò)巧妙增加量子比特實(shí)現(xiàn)“以空間換時(shí)間”的革新思路，正在量子霸權(quán)競(jìng)賽中引發(fā)行業(yè)震動(dòng)。

一、突破性測(cè)量法顛覆傳統(tǒng)認(rèn)知

傳統(tǒng)量子測(cè)量面臨“魚(yú)與熊掌不可得兼”的困境：要提升精度就必須延長(zhǎng)測(cè)量時(shí)間，而要縮短時(shí)間就會(huì)犧牲精度。這種矛盾源于量子系統(tǒng)的脆弱性——任何測(cè)量擾動(dòng)都可能引發(fā)蝴蝶效應(yīng)般的誤差。

由布里斯托大學(xué)領(lǐng)銜的國(guó)際團(tuán)隊(duì)另辟蹊徑，首次打破這一鐵律。通過(guò)引入額外量子比特，研究團(tuán)隊(duì)成功將測(cè)量速度提升數(shù)倍的同時(shí)，精度不僅未受影響，甚至在某些情況下還有提升。這項(xiàng)成果已在多個(gè)主流量子硬件平臺(tái)驗(yàn)證可行性。

二、“量子放大鏡”原理揭秘

第一作者、布里斯托大學(xué)物理系博士生克里斯·科利特用生活案例生動(dòng)解釋原理：“假設(shè)要在1秒內(nèi)判斷兩杯25ml和20ml的水量差異，多數(shù)人會(huì)犯難。但若水量放大到50ml與40ml，辨別難度驟降。我們通過(guò)增加量子比特，就像給測(cè)量設(shè)備裝上‘放大鏡’，讓細(xì)微差異在更短時(shí)間內(nèi)清晰呈現(xiàn)?！?/p>

更令人振奮的是，這種增益效應(yīng)會(huì)隨著量子比特?cái)?shù)量增加呈指數(shù)級(jí)提升。當(dāng)?shù)谌齻€(gè)量子比特加入時(shí)，原本需要2秒的測(cè)量可縮短至0.66秒，精度反而提高三倍。這種“越復(fù)雜越高效”的特性，徹底顛覆了傳統(tǒng)測(cè)量認(rèn)知。

三、產(chǎn)學(xué)研協(xié)同創(chuàng)新的典范

這項(xiàng)成果凝聚了布里斯托大學(xué)、牛津大學(xué)等頂尖機(jī)構(gòu)的心血。項(xiàng)目負(fù)責(zé)人諾亞·林登教授指出：“我們的方法不僅突破理論極限，更具備工程應(yīng)用前景。隨著量子計(jì)算機(jī)研發(fā)進(jìn)入白熱化階段，這項(xiàng)技術(shù)有望成為標(biāo)準(zhǔn)配置?！?/p>

研究團(tuán)隊(duì)已著手與IBM、谷歌等量子計(jì)算領(lǐng)軍企業(yè)展開(kāi)合作。業(yè)內(nèi)專家預(yù)測(cè)，這項(xiàng)突破將加速量子計(jì)算機(jī)在藥物研發(fā)、密碼破譯等領(lǐng)域的實(shí)際應(yīng)用，推動(dòng)人類正式邁入量子時(shí)代。

(責(zé)任編輯：zx0002)

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