量子運算重大突破！接近絕對零度的量子位元控制技術將改變遊戲規則

量子位元（Qubits）最令人驚豔的特性在於它們不像一般電腦或手機中的位元僅能表示0或1。量子位元遵循量子力學原理運作，只要數量足夠，就能釋放出驚人的運算能力。然而，量子位元極為脆弱，通常需要維持在接近絕對零度的極低溫環境才能保持穩定。

其中一種量子位元實現方式是自旋量子位元（spin qubits），透過電子的磁矩方向來編碼資訊。理論上，這種量子位元可以直接在半導體材料上製作，但傳統用來量測和控制量子位元的積體電路，會因產生的熱能和電流而干擾量子位元運作。直到現在，這個技術瓶頸終於被突破。

研究團隊成功開發出一種新型互補式金屬氧化物半導體（CMOS），能夠避免上述問題。這項技術讓我們能將普通電晶體轉化為量子裝置，使量子處理器得以擴展到百萬量子位元的規模——這個數量級才能真正發揮實用價值。

雪梨大學首席研究員David Reilly教授表示：「這項突破將使量子電腦從實驗室裡的新奇機器，真正邁向能解決人類實際問題的實用階段。」

由Sam Bartee博士主導的一項實驗，使用Kushal Das博士設計的控制晶片，成功在單一和雙量子位元操作中取得重大成果：單量子位元操作的保真度幾乎不受影響、單雙量子位元的相干時間都沒有減少，且系統產生的電噪音干擾幾乎可以忽略不計。

Reilly教授進一步說明：「這個成果是超過十年的技術累積，我們終於掌握了在接近絕對零度環境下運作、僅消耗極微小電力的電子系統設計技術。我們證明了量子位元可以在不破壞其脆弱量子態的情況下，與控制平台整合並實現規模化。」

這項突破性研究證實了，透過精密的控制系統設計，即使晶片中距離不到一毫米的電晶體在運作，脆弱的量子位元幾乎不會受到影響。相關研究成果已發表於《自然》期刊。