美東時間2月10日，杜克大學量子中心（DQC）和美國量子計算初創公司IonQ宣佈開發出新的量子位門。相關研究成果發表在arXiv上。

新的量子位門採用創新方式，可以同時在多個連接的量子位上運行，並且只能運行在IonQ公司和杜克大學的量子系統上。這項新的量子計算操作方法，將有可能加速幾種關鍵的量子計算技術，並有助於擴展量子算法。

捕獲離子的量子處理器示意圖，圖片來自IonQ

量子位門用於許多常見的量子計算。此次研究中的新量子位門可以單次實現對多個量子位門的同步操作。例如，多量子位Toffoli門，當且僅當所有其它量子位處於特定狀態時，該量子位門會翻轉一個選定的量子位。與標準的雙量子位門不同，多量子位Toffoli門可以同時作用於多個量子位，從而實現更高效的操作。

這項發現可能會在解決基本量子計算方面帶來顯著的效率提升，比如Grover搜索算法、變分量子本徵值求解器（VQEs），以及加法、乘法等算術運算。這些算法普遍應用於量子計算，是量子計算機行業領域的關鍵組成部分。

杜克大學Or Katz、Marko Cetina教授和IonQ聯合創始人Christopher Monroe進行了這項研究。未來，新量子位門將被集成到IonQ的量子計算操作系統中，供公衆使用。

“其它量子計算架構，甚至別的離子阱量子計算機，都無法利用這種新的多量子位門，”Monroe表示，“因爲IonQ量子計算機具有獨特的全連通性和廣泛的通信總線，允許所有量子位同時作用。”

IonQ公司總裁Peter Chapman認爲，這項技術增強了其公司開發量子計算應用的獨特實力。去年12月，該公司宣佈新的鋇量子位技術，還曾首次推出可重構多核量子架構和蒸發玻璃離子阱技術，這些都有望擴展IonQ量子計算機的量子位元規模。