伊利諾州利蒙特--(BUSINESS WIRE)--2026年4月30日--
美國能源部（DOE）阿貢國家實驗室（Argonne National Laboratory）近日發明一種新型量子位元（qubit）平台，其噪音水平較大多數傳統量子位元低數千倍。該平台透過將單一電子困在冷凍氖氣表面構建，能有效減少環境干擾對量子位元性能的影響，有望成為高性能量子技術領域的有力競爭者。
「安靜的量子位元」：一個電子（以球體表示）由諧振器（紅色電線）控制，位於固態氖氣表面（球體下方的透明方形塊）。環境中的噪音（干擾，以扭曲表示）在電子和氖氣周圍變得安靜（清晰區域）。（圖片由韓旭／阿貢國家實驗室提供） AP圖片
量子運算潛力巨大，但噪音問題一直構成挑戰。現今的電腦和智能手機均以位元（bits）運作，這些微小開關只能處於0或1兩種狀態。量子電腦則採用一種特殊的位元，稱為量子位元（qubits），能夠同時處於0和1的狀態。更甚者，一個量子位元的狀態可以即時影響另一個量子位元的狀態，即使它們身處地球兩端。量子位元這些非凡特性，賦予量子電腦比傳統電腦指數級更強大的運算能力。
然而，量子電腦仍屬新興科技。量子位元對噪音極為敏感，這些噪音是指環境中微小的干擾，例如電磁場、熱力及粒子震動。因此，量子位元往往具有短暫的相干時間，即它們只能在極短時間內保留資訊，這使得量子電腦極易出錯。
現時大多數基於晶片的量子位元，均由半導體或超導體材料製成。半導體具有可控的導電性，而超導體則沒有電阻。在實驗中，業界領先的量子位元平台表現尚可。然而，基於半導體和超導體材料的量子位元，經常受到材料缺陷、內嵌電荷及製造變異性所產生的噪音困擾。
而「電子-氖氣」量子位元則有望解決這些限制。由於固態氖氣具有化學惰性且不含雜質，其本質上比半導體或超導體材料安靜得多。
系統性噪音特性分析
這項研究在美國能源部科學辦公室用戶設施納米材料中心（Center for Nanoscale Materials）進行，透過系統性噪音特性分析，評估該平台的「安靜」程度。分析過程涉及將精確計時的微波脈衝序列，以不同頻率導向穿過諧振器。這些序列用於操控量子位元，並探測其局部環境中的噪音。
研究團隊發現，氖氣量子位元平台的噪音水平，較大多數半導體量子位元低10至10,000倍，足以媲美最低的半導體噪音紀錄。除了卓越的噪音特性外，氖氣量子位元的製造過程亦比半導體和超導體量子位元更簡單、成本更低。
這項由阿貢國家實驗室與聖母大學（University of Notre Dame）共同領導的新研究，已於《自然電子學》（Nature Electronics）期刊發表。
（美聯社）
全球全棧式超導量子電腦領先企業IQM量子電腦公司（納斯達克：IQMX），今日公布與歐洲最大鐵路營運商德國鐵路公司一項研究合作成果，探討量子運算如何改善鐵路排程。
兩間機構利用德國鐵路公司的真實營運數據，涵蓋德國五個城市共190班次的排程，涉及約98,500個可能循環，開發並測試一種混合式量子經典演算法，專為企業級優化問題而設計。
IQM關於鐵路排程混合式量子優化的白皮書，與德國鐵路公司共同開發。 AP圖片
根據已發布的白皮書詳述，IQM團隊分階段應用量子近似優化演算法（QAOA），量子部分在管理整個問題的經典框架內，解決較小的子問題。這種架構具備通用性，同樣方法可應用於物流、能源、製造業及其他行業中類似的優化挑戰。
三項成果尤其突出：
適用於現有硬件。該方法無需尚未存在的硬件，便能提供可行且高質素的解決方案。企業現時即可採用此模式，毋須等待容錯系統。
隨硬件改進自動提升。測試顯示，量子部分可處理的子問題規模與解決方案的質素之間存在統計學上顯著的關係。隨著量子處理器擴展，預計相同框架無需重新設計，便能帶來更佳成果。
在IQM硬件上端到端運行。整個流程在IQM量子電腦上執行，由問題制定到得出可用結果，建立企業及合作夥伴可依據的基準。
IQM量子電腦公司首席科學家伊內斯·德維加博士指出：「這次合作顯示，量子運算已能處理企業日常面對的大規模、真實世界優化問題。與德國鐵路公司合作處理如此複雜的問題，為我們提供清晰藍圖，說明量子運算現時如何創造價值，並隨硬件改進而自然擴展。」
德國鐵路公司量子技術主管曼弗雷德·里埃克表示：「量子運算不會消失。透過在混合式高效能運算（HPC）及量子運算環境中處理真實世界問題，我們向量子優勢又邁進一步。」
這次合作主要集中於已知及穩定條件下的規劃。許多企業面對相同挑戰的快速變化版本：即時應對中斷，時間尺度以分鐘而非小時計。研究人員指出，原則上，隨著量子硬件改進，相同的混合式架構可適應這類對時間更敏感的問題，將該方法進一步擴展至營運決策。
這次合作反映IQM致力推動企業採用量子運算，透過客戶擁有、營運及建構的系統實現。
關於IQM量子電腦公司
IQM量子電腦公司（納斯達克：IQMX）是全球超導量子電腦領先企業，為全球企業、研究機構、大學、高效能運算中心及國家實驗室提供全棧式量子系統及雲端平台存取服務。IQM的本地部署模式讓客戶直接擁有及控制其量子基礎設施。公司於2018年成立，總部設於芬蘭，主要業務位於慕尼黑，僱用超400名員工，業務遍及歐洲、亞洲及北美洲。IQM是首間在納斯達克股票市場上市的歐洲量子公司。
關於德國鐵路公司
德國鐵路公司是全球最大運輸及物流公司之一，總部設於柏林。公司擁有約230,000名員工，業務遍及超130個國家，是德國主要的客運及貨運鐵路營運商。其科技子公司DB Systel GmbH負責集團的數碼及資訊科技基礎設施，包括網絡中使用的營運決策支援系統。
（美聯社）
