量子计算在以前所未有的速度进行复杂计算方面具有巨大的潜力。然而，最近的研究揭示了一个量子计算机的基本局限性——用于时间测量的时钟的质量。量子计算机中的时钟需要实现高分辨率和精确度，但由于时钟的有限能量和熵生成，实现完美的分辨率和精确度是不可能的。
为了在量子计算机中操作量子态，需要进行精确的时间测量。时钟被用来改变量子物理系统（如个别原子）的状态，通过对它们施加特定的力量，持续一段特定的时间。时钟的准确性对于确保量子计算操作产生正确结果至关重要。
挑战在于时钟的特性——它们的精度和时间分辨率。时间分辨率指的是最小可测量时间间隔，而精度表示每个时钟滴答的不准确程度。研究团队发现，没有时钟能够具有无限能量或产生无限熵，因此，同时实现完美的分辨率和精确度是不可能的。这个限制对于量子计算机的能力有一定的制约。
尽管在我们的经典世界中可以实现完美的算术运算，量子物理学引入了复杂性。在量子计算机中改变量子态类似于高维度中的旋转。为了达到期望的态，旋转必须在一定的时间段内应用。偏离这个精确的时机可能导致错误的结果。
时间测量与物理系统中的熵密切相关。熵随时间增加，导致更大的混乱。每次测量时间都与熵的增加有关，因为能量转化为热量和声音。研究团队开发了一个数学模型，用于展示任何时钟的时间分辨率和精确度之间的权衡。快速工作和精确工作无法同时实现。
这些发现对于量子计算机的速度和可靠性产生了自然的限制。虽然目前量子计算的局限性归因于其他因素，如部件精度或电磁场，但这项研究表明时间测量将在未来发挥决定性作用。随着量子技术的不断发展，解决非最优时间测量的挑战将变得至关重要。
这项名为《不完美时间计量对量子控制的影响》的研究发表在Physical Review Letters上。它提出了关于量子计算中时钟的基本限制的重要问题，并为进一步研究量子系统中优化时间测量奠定了基础。… Read the rest
