來(lái)自悉尼新南威爾士大學(xué)的量子工程師消除了阻礙量子計(jì)算機(jī)成為現(xiàn)實(shí)的一個(gè)主要障礙：他們發(fā)現(xiàn)了一種新技術(shù)，他們說(shuō)將能夠控制數(shù)百萬(wàn)個(gè)自旋量子比特——硅量子處理器中的基本信息單元.
到目前為止，量子計(jì)算機(jī)工程師和科學(xué)家們通過展示僅對(duì)少數(shù)量子位的控制來(lái)研究量子處理器的概念驗(yàn)證模型。
但是，通過今天發(fā)表在Science Advances上的最新研究，該團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)了他們認(rèn)為量子計(jì)算機(jī)架構(gòu)中“缺失的拼圖”的東西，它應(yīng)該能夠控制極其復(fù)雜的計(jì)算所需的數(shù)百萬(wàn)個(gè)量子位。
新南威爾士大學(xué)電氣工程與電信學(xué)院的教員 Jarryd Pla 博士說(shuō)，他的研究團(tuán)隊(duì)想破解困擾量子計(jì)算機(jī)科學(xué)家數(shù)十年的問題：如何在不占用寶貴空間的情況下控制幾個(gè)，而是數(shù)百萬(wàn)個(gè)量子位更多的布線，使用更多的電力，并產(chǎn)生更多的熱量。
“到目前為止，控制電子自旋量子位依賴于我們通過將電流通過量子位旁邊的電線來(lái)傳遞微波磁場(chǎng)，”普拉博士說(shuō)。
“如果我們想要擴(kuò)展到量子計(jì)算機(jī)解決全球重大問題(例如新疫苗的設(shè)計(jì))所需的數(shù)百萬(wàn)個(gè)量子位，這將帶來(lái)一些真正的挑戰(zhàn)。
“首先，磁場(chǎng)隨著距離的下降非常快，所以我們只能控制那些最靠近導(dǎo)線的量子位。這意味著隨著我們引入越來(lái)越多的量子比特，我們需要添加越來(lái)越多的電線，這將占用芯片上的大量空間。”
而且由于芯片必須在低于 -270°C 的冰冷溫度下運(yùn)行，Pla 博士表示，引入更多的導(dǎo)線會(huì)在芯片中產(chǎn)生過多的熱量，從而干擾量子位的可靠性。
“所以我們回到只能用這種線技術(shù)控制幾個(gè)量子位，”普拉博士說(shuō)。
燈泡時(shí)刻
這個(gè)問題的解決方案涉及對(duì)硅芯片結(jié)構(gòu)的完全重新構(gòu)想。
該團(tuán)隊(duì)并沒有在同樣需要包含數(shù)百萬(wàn)量子位的縮略圖大小的硅芯片上擁有數(shù)千條控制線，而是研究了從芯片上方產(chǎn)生磁場(chǎng)的可行性，該磁場(chǎng)可以同時(shí)操縱所有量子位。
這種同時(shí)控制所有量子位的想法最早是由量子計(jì)算科學(xué)家在 1990 年代提出的，但到目前為止，沒有人想出可行的方法來(lái)做到這一點(diǎn)——直到現(xiàn)在。
“首先，我們移除了量子位旁邊的電線，然后想出了一種在整個(gè)系統(tǒng)中傳遞微波頻率磁控制場(chǎng)的新方法。因此，原則上，我們可以提供多達(dá) 400 萬(wàn)個(gè)量子位的控制場(chǎng)，”普拉博士說(shuō)。
Pla 博士和團(tuán)隊(duì)直接在硅芯片上方引入了一個(gè)新組件——稱為介電諧振器的晶體棱鏡。當(dāng)微波進(jìn)入諧振器時(shí)，它會(huì)將微波的波長(zhǎng)聚焦到更小的尺寸。
標(biāo)簽：
免責(zé)聲明：本文由用戶上傳，如有侵權(quán)請(qǐng)聯(lián)系刪除！