硅自旋量子比特长期以来一直是量子计算领域大有前途的“超常发挥者”：它们可以用与当今计算机芯片相同的半导体方法制造，这相当于穿着自己已有的西装去参加黑领结晚宴——技术上的体面。当然，问题在于，当你试图同时控制多个量子比特时，它们的操作精度就会下降——有点像放猫，只不过这些猫是亚原子级别的，而且会时不时地发生意想不到的相位偏移。要建造实用的大规模量子计算机，就需要同时控制许多量子比特，同时将错误降到最低，这一直是该领域长期存在的“是的，但怎么做？”的问题。

RIKEN 新兴物质科学中心的研究人员及其合作者现在在这方面取得了重要进展。在发表于《自然·物理学》的一项研究中，该团队展示了同时对多个硅自旋量子比特进行高精度控制。他们的实验使用了一个由五个量子比特组成的阵列，连接到一个共享的微波控制线上——因为显然，即使是量子比特也欣赏良好共享资源的效率。通过找出同时操作期间错误的一个主要原因，科学家们开发了一种技术来减少这些错误并保持精度，证明了你确实可以既拥有量子比特又控制它们。

Leon Camenzind 是 RIKEN 的研究科学家，也是监督这些实验的共同第一作者，他解释了这项研究的意义：“这表明，即使同时操作多个量子比特，也能保持高保真度控制，并且代表着向扩展硅基量子处理器迈出的重要一步。”这是科学家式的说法，意思是“我们让它成功了，这很了不起。”

与传统计算机将信息存储为表示0或1的比特不同，量子计算机使用量子比特，可以同时处于两种状态的组合中——既然可以以一种根本上有用的方式犹豫不决，为什么还要选择其中一个呢？硅自旋量子比特利用限制在硅中的单个电子的自旋来存储这种信息。执行可靠的量子计算需要对这些电子自旋进行极其精确的控制，而当你面对的是相当于一屋子幼儿的量子版本时，这说起来容易做起来难。

微波信号提供了这种控制，但同时操作多个量子比特会产生干扰其精度的不必要效应。研究人员将大部分问题追溯到一个称为交流斯塔克位移的现象。当微波控制信号改变量子比特的有效能级时，就会发生这种效应，导致其量子态的相位发生变化。这些相位偏移会破坏单个量子比特的预期操作，尤其是当同时控制多个量子比特时——这是量子厨房里厨师太多的典型情况。

为了抵消这个问题，该团队创建了一种校准方法来补偿这些不必要的偏移。该技术不是分别校准量子比特的每一种可能组合——那将是一场组合噩梦——而是依赖于在成对量子比特之间进行的校准。这使得该方法对于包含大量量子比特的系统更加实用。“我们的方法不需要为每一种可能的量子比特组合单独进行校准程序，而是使用量子比特对之间的校准来补偿不必要的相位偏移，”Yi-Hsien Wu 解释道，他是第一作者，在博士研究期间进行了这些实验。换句话说，他们找到了一种避免无休止地做同样乏味任务的方法，这是效率的胜利，也是 Wu 心智健全的胜利。

研究人员将他们的校准技术与改进的器件设计以及仔细调整的微波控制脉冲相结合。他们的结果表明，即使多个量子比特