照片：罕见一瞥量子计算机的核心

几十年来，量子计算的前景一直困扰着制药商、间谍和技术首席执行官。如果这种机器完善起来，将加快药物研发、解密，并帮助人工智能解析我们的数字数据。这个新大脑取决于叠加这一灵活概念，即一个物体可以同时处于两种状态——一枚硬币旋转得如此之快，既有正面，也有反面。

传统的计算机芯片，无论是在你的手机还是超级计算机中，都装有以二进制代码形式处理信息的晶体管：所有东西要么是 0，要么是 1。量子计算机使用量子位（“提示位”），它可以是 0 也可以是 1。它们所依附的机器可以更快地解决问题。

但问题在于：量子比特非常脆弱。任何干扰都会使计算变得混乱。耶鲁大学应用物理学家 Robert Schoelkopf 和 Michel Devoret 开创了一种稳定量子比特的方法。通过用超导体（在极低温度下对电流没有阻力的材料）构建量子比特，他们创造了一个量子算法可以不受干扰地流动的空间。从他们的实验室内部可以看出，需要进行大规模操作，以及使用非常冷的冰箱，才能让这些微小的晶片发挥出更大的作用。

↑ 量子比特依赖于许多组件。一堵微波发生器墙产生的电磁脉冲穿过同轴电缆迷宫，并将量子比特（位于本文顶部图片中 5 英尺高的蓝色冰箱深处）送入工作状态。为了创造比外太空更冷的气候，外部泵将氦-3 制冷剂驱动到铜管中。随着氦气的循环，它会压缩、液化和冷却。需要一天时间才能达到最低温度：0.01 开尔文，或零下 459 华氏度。

↑ 研究生们两人一组，花了长达两周的时间才把这些电线从巨大的圆柱体中穿过，最终终止于冷却器的底部。

↑ 看看量子比特，它是量子计算的冰冷而优雅的心脏。这块 1 英寸长的晶片由合成蓝宝石制成，顶部有一层 100 纳米厚的印刷铝。在极低的温度下，微波光子将 Y 的接合点置于叠加位置。下面的波浪条传输量子比特的结果。

↑ 要解决比抛硬币更复杂的问题，需要一组量子比特。像这样的模块将它们连接起来。耶鲁团队设计这些单元是为了特定目的。一些处理数据，一些读取数据，另一些放大数据。掌握这种可扩展的、类似乐高积木的方法对于完善量子计算机来说可能比堆积量子比特更重要。

↑ 冰箱内部非常安静。任何静电都可能引发计算错误，因此科学家必须保护量子比特。单向阀称为循环器（上图中间的四个矩形），可过滤干扰，例如实验室环境噪音。

↑ 并非所有工作都在冷却器中进行。网络分析仪（前景）确保传输信号所需的微波电缆正常工作。它正后方的高大灰色柜子管理制冷泵和阀门。

↑ 研究生和博士后不断构建自定义配置以完成特定实验。这可能需要拼凑数十个量子比特和量子比特嵌套模块来实现新功能。这里，较旧的模块（左下角和中间右侧）位于同轴电线和信号滤波器之间。

↑ 老量化分析师的工作量更少。这台 9 英尺高的冰箱已有 15 年历史，是实验室里的老物件之一。它不像年轻人那样受到关注。狭窄的框架使接线变得棘手，而且要冷却它，需要从地板上的检修孔抬起一个巨大的冷却桶。不过，如果新设备中没有空位，学生们会把它拿出来快速研究。

这个故事最初发表在《大众科学》杂志的情报部分。