一项新的研究表明如果未来的量子设备要超越今天我们使用的计算机，则需要在制造量子计算机的硬件材料方面取得进步。这项研究由一个国际团队进行，其成果发表在近期的《科学》杂志上。该研究团队调查了量子计算硬件的研究现状，目的是为了说明目前科学家和工程师面临的挑战和机遇。

普林斯顿大学电气与计算机工程助理教授、论文的主要作者Nathalie de Leon说：“在过去的20年中，量子技术出现了爆炸式发展。主要体现在为展示量子力学优势而做的工作，这包括量子计算、量子仿真、量子网络和量子传感等方面的研究。”

Leon接着说：“在以前，大多数研究工作都旨在证明量子设备和量子处理器的原理，但现在该领域已准备好应对现实世界中的挑战...在上个世纪，经典计算机硬件成为了材料科学和工程研究的一个巨大领域。我认为量子技术领域现在已经出现成熟的解决方法，材料科学家、化学家、设备工程师、软件工程师以及其他学科领域的专家可以通过这种新方法，结合他们的专长来有效地解决量子计算遇到的问题。”

IBM Quantum的研究员Hanhee Paik呼吁研究材料的科学家转向去开发用于量子计算硬件的材料。Paik说：“近年来，在研究和工业领域，量子计算技术一直在加速发展...要在未来十年继续前进，我们将需要在量子计算机的材料和制造工艺方面取得进步，这与经典计算机在微处理器方面的发展类似。材料界将开始从事量子计算技术的研究。我们这项研究的目的是向材料界概述在量子计算中那些领域需要开发材料，并获得来自该领域的专家意见。”

我们知道量子比特可以通过多种方式来制造，其中领先的技术有超导量子比特、用激光俘获离子制成的量子比特、用当今计算机中的硅材料制成的量子比特、在高纯度金刚石中用NV色心捕获制成量子比特、以及基于拓扑绝缘体的量子比特等。该团队的这项研究提出了每种技术背后遇到的与材料相关的主要挑战，并提出了解决这些问题的策略。

研究人员认为只有解决量子计算遇到的材料瓶颈，这些量子比特技术中的一个或多个才有可能最终发展成可以解决当今机器无法解决的问题的实用量子计算机阶段。用它可以对分子的行为进行建模与提供安全量子加密等等，这些量子计算的应用将加速人类文明的进步。（编译/ Rainet）