为了创造出以量子叠加状态存在或以两种状态同时存在的原子，研究人员需要克隆它们。他们利用非常快的光脉冲来进行克隆，这就好像同一个原子能够同时滚动和静止。因为原子的一种状态保持静止，物质波就不会改变。克隆体是利用量子干涉进行比较的，量子干涉是物质波干涉自身的叠加效应，这样就可以精确地找出两个物质波中的不同之处。研究团队需要以此找出量子的速度极限，因此他们创造了两个波函数的克隆体，这样一个可以继续变化，而另一个作为参考，在时间中保持静止。
“干扰是一种利用系统波浪式特性来突出波与波之间差异的方式。”Ness介绍，“为了探测量子的速度极限，我们需要有初始的波函数和变化后的波函数在某个时间t之间重叠的精确数字。通过量子干涉，我们探究了这两个克隆体之间的区别。”
多级量子系统中的量子速度极限
团队发现，曼德尔斯坦和塔姆的速度限制始终限制着量子态的发展速度，而两种速度极限的交叉会在更长的时间后发生。
因为粒子的能量永远不可能被准确地发现，所以它总是取平均值。正如曼德尔斯坦和塔姆的速度限制所预测的那样，一个量子位能够被处理的最快速度取决于其能量的不确定性，而更高的能量不确定性将导致速度极限更快到来。但在量子物理学中，如果能量的不确定性高到足以达到原子的平均能量，那物质就会停止加速，速度极限保持在平均能量。所以即使是量子计算机，也不是无限快的。这些研究成果对于理解量子计算机的最终性能和相关的量子技术具有重要意义。
但这仍不能否定一个事实：与我们现在使用的电子设备相比，量子计算机的计算速度依旧是超快的。距离量子智能手机真正到来，未来还有很长的路要走。
责任编辑：李跃群
校对：刘威