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    量子計算機體系結(jié)構(gòu)中“缺失的拼圖”找到

    2021-04-17 05:10:09
    網(wǎng)信軍民融合 2021年8期
    關(guān)鍵詞:諧振器普拉比特

    科學(xué)家們表示,他們已經(jīng)找到量子計算機體系結(jié)構(gòu)中“缺失的拼圖”。據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)近日報道,澳大利亞新南威爾士大學(xué)研究人員表示,他們發(fā)現(xiàn)了一項新技術(shù),將能夠控制數(shù)百萬個自旋量子比特(硅量子處理器中的基本信息單元),消除了量子計算機從夢想照進現(xiàn)實的主要障礙。

    研究人員賈里德·普拉博士說,迄今為止,量子處理器原型機只能對少量量子比特進行控制,但要想用量子計算機解決實際問題,我們必須要能控制數(shù)百萬個量子比特——這是構(gòu)建全尺寸量子計算機的主要障礙。

    普拉說:“一直以來,我們讓電流通過量子比特旁的導(dǎo)線產(chǎn)生的微波磁場來控制電子自旋量子比特。但磁場會隨著距離的增加而迅速衰減,因此只能控制距離導(dǎo)線最近的量子比特,增加量子比特的數(shù)量就需要添加更多電線,這將占用芯片上的空間。此外,芯片必須在零下270攝氏度以下工作,引入更多導(dǎo)線會在芯片內(nèi)部產(chǎn)生更多熱量,影響量子比特的可靠性。”

    為解決這一問題,研究人員另辟蹊徑——他們研究了從芯片上方產(chǎn)生磁場的可行性。普拉說:“從理論上來講,這一方法可以同時控制400萬個量子比特?!?/p>

    普拉團隊在硅芯片正上方引入了名為介質(zhì)諧振器的晶體棱鏡,當微波被引導(dǎo)到諧振器中時,“電介質(zhì)諧振器將波長縮小到一毫米以下,非常有效地將微波功率轉(zhuǎn)換為磁場,從而控制所有量子比特的自旋。這里有兩個關(guān)鍵創(chuàng)新:首先,不需要投入大量能量來獲得磁場,這意味著沒有太多熱量產(chǎn)生。其次,整個場非常均勻,數(shù)百萬個量子比特可被同等對待。”

    隨后,研究團隊借助開發(fā)出的諧振器原型,驗證了最新想法,并取得了成功。普拉表示:“雖然制造出可運作百萬量子比特的處理器還面臨一些工程上的挑戰(zhàn),但我們現(xiàn)在有了控制它們的方法?!?/p>

    據(jù)悉,團隊計劃接下來使用這項新技術(shù)精簡硅量子處理器的設(shè)計。由于量子計算機能對異常復(fù)雜的系統(tǒng)建模,有望在應(yīng)對氣候變化、藥物和疫苗設(shè)計以及人工智能等領(lǐng)域“大顯身手”。

    發(fā)布時間:2021年8月18日

    (來源:科技日報)

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