本報訊 （記者 李珂） 量子計算飛速發展，但能耗問題逐漸成為制約其進一步突破的關鍵瓶頸。近日，廈門大學賀達海教授團隊在世界物理學頂級期刊Physical Review Letters上發表最新研究成果，提出量子比特重置（qubit reset）的通用理論框架，為解決量子計算能耗難題開闢新方向。

隨著量子計算系統大規模部署，能耗問題日益突出。據預測，未來十年，全球數據中心能耗將佔全球電力消耗的20%。量子比特重置作為基礎操作，需將量子比特從任意混合態精準“清零”到純態（即資訊擦除）。根據Landauer原理，該資訊擦除過程理論能耗下限是kTln2（k為玻爾茲曼常數，T為環境溫度），但實際能耗高出該下限數個數量級。這是由於真實量子運算很難滿足准靜態理想條件，且需平衡速度與精度，導致能效與擴展性受限。

賀達海教授團隊創新性地將環境分為收斂類和發散類，揭示了二者對能耗的差異化影響：收斂類環境中，給定時間或精度存在不可突破的極限，即便投入無限能量也無法超越；而發散類環境可通過能量投入實現任意快速的量子比特重置。

團隊進一步發現，不同時長的最優控制協定存在“相似”特徵：通過簡單變數變換即可實現協定映射，大幅簡化複雜優化計算，為量子器件設計提供關鍵理論工具。研究還表明，在短時極限的量子操作中，超歐姆玻色熱庫優勢突出，當重置時間趨於零時，能耗-時間代價趨於零，為超高效量子比特重置帶來可能。

這項研究深化了對非平衡量子過程的理解，為未來量子器件的工程實現提供理論工具，也能用於優化其他快速量子資訊處理過程。該研究得到了國家自然科學基金面上專案、福建省自然科學基金等資助。