量子计算，作为一种遵循量子力学规律来调控量子信息单元进行计算的新模式；相对于经典计算机的比特位（bits）来说，量子比特的处理速度更快，更适合于高速数据搜索，也将进一步完善网络安全，其被人们寄予厚望。
它可以快到什么程度？一旦量子计算机成功问世，那人们或许就需要改变现有的全部密码和信息保护方式，因为它可以在几秒钟内实现“暴力破解”。
即便它可以如此高效地运算，但其内部数据传输的方式就和综艺节目里常玩的“传话游戏”类似——每个量子比特向身边最近的下一个进行沟通，虽然不会像游戏一般因为戴上耳机而发生传递错误，但这种信息“挨家挨户”传递的方式似乎也并不显得那么的前沿并且快速。
不过如今，来自美国普林斯顿大学的研究团队突破了这一信息传递限制，他们证明了两个量子计算组件，也就是“自旋”硅量子比特在计算机芯片中，即便它们相距较远也可以相互作用。这项研究成果发表在了最新一期的Nature杂志上。普林斯顿大学物理系的学生FelixBorjans、联合研究学者XantheG.Croot、MichaelJ.Gullans，现已在谷歌工作的X.Mi，以及“尤金·希金斯”物理学教授JasonR.Petta共同完成了该研究。
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研究团队照片（来源：FelixBorjans,PrincetonUniversity）
突破量子比特信息传输限制
作为这项研究的负责人，JasonR.Petta表示：“在硅芯片上跨越这个距离来传输信息的能力，将为我们的量子硬件带来新的功能。”
对于该研究的目标，Petta解释道：“我们的最终目标是在一个二维网格中排列出多个量子比特，从而让其执行更为复杂的计算。从长远的角度来看，这项研究有助于改善单一芯片上、还有芯片与芯片之间的量子位元通信情况。”
量子计算机之所以具有极大应用潜力，主要在于和传统计算机的二进制相比，其比特都有0和1的状态；但是量子计算机还存在一个0和1之间的任意线性组合，属于一种像“薛定谔的猫”一样的叠加状态。如果将多个量子比特放在一起，这些叠加状态之间又互有关联，就能存储和计算更多的数据。
简言之，多个量子比特在某一次操作之后不是仅代表多个比特“0”和“1”的一种组合，而是可以代表所有可能的态。这样在运算的时候，采用量子比特则是把所有态一起计算，可大大加快运算速度。而如果还能进一步让量子比特超越“面对面”的距离进行联系，则可能更大程度增加量子计算机的潜力。
所以，让成千上万个量子比特可以相互通信是量子计算机这个“未来化”项目的关键。目前，来自谷歌、IBM，以及其他公司的量子计算机原型已包含几十个量子比特，这些量子比特都是由超导电路技术制造的。但许多技术专家认为：从长远来看，基于硅的量子比特更有前途。
另外，硅自旋量子比特保持其量子态的时间，要长于超导电路量子比特的量子态时间。同时，硅作为在日常生活中被广泛应用的电子元件材料，其生产成本较低。但应用硅的话，就需要面对一个巨大的挑战：硅自旋量子比特是由单个电子构成的，并且尺寸非常之小，难以建立很好的连接。
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自旋硅量子比特在芯片上和另一个较远的进行通信（来源：FelixBorjans,PrincetonUniversity）
为解决这一问题，研究人员通过一根“电线”将量子比特连接起来，这条“电线”的形态与连入家庭的光纤电线比较相似。不过，不同的是导线实际上是包含着一个光粒子或光子的狭窄腔体，它从一个量子比特接收信息并将其传送给下一个。
这两个量子比特之间的距离大约是半厘米，和一粒大米的长度相当。从尺寸角度进行类比，如果每个量子比特都像一栋房子那般大小，那么这个量子比特就可以向公里之外（距离和北京到上海相当）的另一个量子比特发送信息。
能进行信息沟通的关键，就是要让不同量子比特之间，以及腔体中的光子“说同一种语言”，而这也是该研究的关键之处。研究人员尝试将这三种粒子调节到一个相同的振动频率，最终成功地调整好两个独立的量子比特，并将它们耦合到了光子上。在此之前，这种设备的结构只能允许一个量子比特和光子耦合。
论文的第一作者、研究生FelixBorjans对外表示：“你必须平衡芯片两边的量子比特能量和光子能量，才能让这三种元素互相交流，这是工作中真正具有挑战性的部分。”
每个量子比特都由捕获了一个电子的、被称为“双量子点”的小空间组成。电子具有一种叫作“自旋”的特性，它可以指向上或下两个方向，就像指南针指向南北一样。通过用微波场轰击电子，研究人员可以上下翻转自旋，从而控制量子比特处于0或1的量子态。
更贴近产业的量子计算里程碑
这项研究一经发表，便在物理学界引发广泛