物理学家可能已经发现了大型量子计算机性能的硬极限

维也纳理工大学（Vienna University of Technology）的研究人员表示，一项新发现的计时设备在基本层面上运行方式的权衡，可能会对大规模量子计算机的性能造成严格限制。

虽然这个问题并不紧迫，但我们将基于量子运算的系统从幕后原型发展成实际的数字运算庞然大物的能力，将取决于我们能否可靠地将时间分解成更精细的部分。研究人员表示，这一壮举将变得越来越具有挑战性。

无论你是用密西西比州的低语来计算秒数，还是用原子禁闭中电子的钟摆摆动来划分秒数，时间的测量都受到物理本身的限制。

其中一个是限制涉及分割时间的分辨率。例如，对任何短于5.39x10^-44秒的事件的测量，都与关于宇宙基本功能的理论相冲突。换句话说，它们没有任何意义。

然而，即使在我们到达时间之沙的那条硬线之前，物理学家认为，有一个代价可能会阻止我们继续测量更小的单位。

总有一天，每个时钟都会停下来。钟摆变慢，电池耗尽，原子激光器需要重置。这不仅仅是一个工程上的挑战 —— 时间的前进本身就是宇宙从高度有序的状态到纠缠、混乱的混乱状态的一个特征，这就是众所周知的熵。资深作者、维也纳理工大学量子信息学和量子热力学研究小组负责人、系统工程师马库斯·胡伯（Marcus Huber）表示：“时间测量总是与熵有关。”

在他们最近发表的定理中，马库斯·胡伯和他的团队展示了将熵作为一种热力学现象与分辨率联系起来的逻辑，证明除非你的指尖拥有无限的能量，否则你的快速滴答作响的时钟最终会遇到精度问题。

或者正如该研究的第一作者，理论物理学家弗洛里安·迈尔（Florian Meier）所说，“这意味着：时钟要么工作得快，要么工作得精确 —— 两者都不可能同时发生。”

如果你想计算出在我们宇宙的生命周期中不会偏离的秒数，这可能不是一个大问题。但对于量子计算这样的技术来说，时间就是一切。量子计算依赖于徘徊在存在边缘的粒子的易变性。

当粒子数量很小时，这不是一个大问题。随着它们数量的增加，它们中任何一个被撞出量子临界态的风险就会上升，从而使进行必要计算的时间越来越少。

许多研究都在探索一个嘈杂、不完美的宇宙可能导致量子技术错误的可能性。这似乎是研究人员第一次将计时的物理学本身视为一个潜在的障碍。

马库斯·胡伯：“目前，量子计算机的精度仍然受到其他因素的限制，例如所使用组件或电磁场的精度，但我们的计算也表明，今天我们离基本的时间限制测量起决定性作用的机制不远了。”

量子计算的其他进展可能会提高稳定性，减少错误，并为放大后的设备以最佳方式运行“争取时间”。但是，熵是否会最终决定量子计算机能有多强大，只有时间才能证明。

这项研究发表在《物理评论快报》上。

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