研究人员发现，隐藏的对称性可能是更强大的量子系统的关键

研究人员已经找到了一种保护高度脆弱的量子系统免受噪声影响的方法，该方法可以帮助设计和开发新的量子设备，例如超强大的量子计算机。来自剑桥大学的研究人员表明，即使微粒之间存在随机干扰，微观微粒也可以在很长的距离内保持内在联系或纠缠在一起。利用量子理论的数学原理，他们发现了一个简单的装置，即使在存在噪声的情况下，也可以利用以前未知的对称性来制备并稳定纠缠的粒子。

他们的研究结果发表在《物理评论快报》上，为神秘的量子世界打开了一个新窗口，该量子世界可以通过保留来彻底改变未来的技术，这是开发此类技术的最大障碍。利用这种能力将成为超快量子计算机的核心。

量子系统建立在粒子在处的特殊行为之上，并可能彻底改变执行复杂计算的方式。普通计算机位是可以设置为一个或零的电气开关，而量子位或可以同时设置为一个，零或两者。此外，当两个量子位纠缠在一起时，对一个量子位的操作会立即影响另一个量子位，无论它们相距多远。这种双重状态赋予了量子计算机强大的功能。用纠缠的量子位而不是普通位构建的建筑物可以执行的计算甚至超出了最强大的超级计算机的能力。

＆＃34;但是，量子位是非常挑剔的东西，其环境中最微小的噪音可能导致它们的纠缠破裂，＆＃34;论文的第一作者，剑桥大学卡文迪许实验室的Shovan Dutta博士说。直到我们找到一种使量子系统更健壮的方法，它们在现实世界中的应用将受到限制。

几家公司（最著名的是IBM和Google）已经开发了可运行的量子计算机，尽管到目前为止，这些计算机仅限于少于100量子比特。它们要求几乎完全与噪声隔离，即使如此，它们的使用寿命也很短，只有几微秒。两家公司均计划在未来几年内开发1000量子位量子计算机，尽管除非克服稳定性问题，否则量子计算机将无法实际使用。

现在，杜塔和他的合著者奈杰尔·库珀教授发现了一个健壮的量子系统，即使有很多噪声，多对量子位仍然纠缠在一起。

他们以晶格形式对原子系统进行建模，其中原子彼此之间相互作用强烈，从晶格的一个位置跳到另一个位置。作者发现，如果将噪声添加到晶格的中间，则不会影响左右两侧之间纠缠的粒子。这种令人惊讶的特征是由一种特殊的对称类型导致的，这种对称类型可以节省此类纠缠对的数量。

我们根本没想到这种稳定的纠缠类型，＆＃34;杜塔说。 ＆＃34;我们偶然发现了这种隐藏的对称性，这在这些嘈杂的系统中非常罕见。

他们证明了这种隐藏的对称性可以保护纠缠对，并允许将其数量从零控制到较大的最大值。类似的结论可以应用于广泛的物理系统，并且可以通过实验平台中已有的成分来实现，从而为在嘈杂环境中可控的纠缠铺平了道路。

＆＃34;不受控制的环境干扰不利于纠缠等量子效应的生存，但是，通过有意地设计特定类型的干扰并观察粒子如何响应，人们可以学到很多东西。杜塔说。我们已经证明，一种简单形式的干扰实际上可以产生并保留许多纠缠的对，这对这一领域的实验发展是一个极大的激励。

研究人员希望在明年内通过实验证实他们的理论发现。