热力学第三定律与量子计算机的规模化

热力学第三定律，亦称能斯特定理不可达原理，对经典或量子系统可被冷却至接近绝对零度温度的接近程度施加了基本限制。另一方面，量子计算的一个基本假设是从以纯态（即零温）初始化的量子比特寄存器开始每次计算。这些处于量子计算与热力学接口处相互冲突的方面常被忽视，或至多仅在单量子比特层面被讨论。本工作中，我们论证了微小但有限的有效温度的存在——其使初态成为混合态——对量子计算机规模化所需的保真度约束构成了切实挑战。我们在具有$N$量子比特输入态的通用量子电路上所得的理论结果，已由真实量子处理器上的测试运行所验证。