随着量子计算机规模不断扩大，控制系统所需的电缆数量迅速增加，正成为制约其发展的关键瓶颈。据最新一期《物理学评论X辑-量子》报道，瑞典查尔姆斯理工大学研究团队发现，多个量子比特可共享同一根控制电缆，且不会显著增加计算时间。这项研究是目前该领域最系统的一次探索，或将成为推动量子计算机发展的关键一环。
量子计算机的扩展面临诸多工程难题。以基于超导电路的量子计算机为例，其运行环境必须接近绝对零度（-273.15℃）。外部电子设备通过电缆向内部的量子比特发送控制信号，但这些电缆会带来热量，影响系统温度，从而可能导致量子比特失去计算能力。
为突破这一限制，研究团队探索了“时分复用”控制方案，即让多个量子比特共享同一根电缆，通过高速切换依次向不同量子比特发送控制信号。这一方法需要在量子处理器附近部署微波开关，将信号准确分配至目标量子比特。
长期以来，学界普遍认为该方案会带来计算延迟，因为量子比特需要“排队”等待控制信号，从而拖慢整体运算速度。对此，研究团队通过系统模拟与分析，对不同规模量子处理器在减少电缆条件下的运行表现进行了评估。
结果显示，对于多种常见量子算法，在大幅减少电缆数量的情况下，计算时间几乎不受影响。部分操作中，如双量子比特门，甚至可以在不增加额外时间的情况下实现电缆共享。研究还发现，当多个量子比特共享电缆时，计算时间的增长呈对数关系，而非线性关系。
研究团队在理论框架下对多种量子处理器结构进行了模拟，规模最大达到约1000个量子比特。他们重点分析了一个由121个量子比特构成的11×11网格系统，并测试了从“一根电缆对应一个量子比特”到“多个量子比特共享一根电缆”的不同配置。在最大规模模拟中，每根电缆最多可连接8个量子比特。
