新發明的設備控制了數千個量子比特

悉尼大學和微軟公司的科學家和工程師團隊合作開發了一種新的設備，它對量子計算具有重大的影響。這個單芯片可以運行在比太空還要冷的溫度下，並且可以控制數千個量子比特的信號，這是量子計算機的基本構建塊。

結果發表在 Nature Electronics 上。

大衛·雷利教授是設計這個芯片的人，他在悉尼大學和微軟公司有聯合職位。

“要實現量子計算的潛力，機器需要運行數千甚至數百萬個量子比特，” 雷利教授說。

“目前世界上最大的量子計算機只運行 50 個左右的量子比特，” 他繼續說。 “這是因為控制量子比特的物理架構的限制。我们的新芯片結束了這些限制。”

量子系統

高效量子系統的一個主要要求是量子比特需要在零度左右運行，或者說是 -273.15 度。這是因為量子比特不能失去其物質或光的特性，這是量子計算機執行專門應用的必要條件。

量子系統經常涉及很多線路，因為它們是基於指令運行的，指令以電信號的形式發送和接收。

雷利教授也是 ARC Centre for Engineered Quantum Systems (EQUS) 的首席研究員。

“當前機器創建了一個美麗的線路陣列來控制信號；它看起來像一個倒置的金色鳥巢或水晶燈。它們很漂亮，但根本不實用。這意味著我們不能將機器擴大到執行有用的計算。有真正的輸入輸出瓶頸，” 雷利教授說。

根據微軟高級硬件工程師和設備聯合發明者庫沙爾·達斯博士說，”我們的設備取消了所有那些電纜。只需兩根線路輸入信息，它就可以為數千個量子比特生成控制信號。這對量子計算一切都有了變化。”

微軟量子實驗室

新的芯片是在微軟量子實驗室發明的，該實驗室位於悉尼大學。這個合作將兩個不同的世界結合起來，以創新的方式解決工程挑戰。

“建造一個量子計算機可能是 21 世紀最具挑戰性的工程任務。這不能通過在一個國家的一個大學實驗室中由一個小團隊完成，但需要像微軟這樣的全球科技巨頭提供的規模，” 雷利教授說。

“通過我們與微軟的合作，我們不僅僅建議了一種理論架構來克服輸入輸出瓶頸，我們已經建造了它。

“我們已經通過設計了一個自定義的硅芯片並將其與量子系統耦合來展示了這一點，” 他說。 “我有信心說這是有史以來建造的最先進的集成電路，運行在深低溫下。”

新開發的芯片可能在推進量子計算機方面發揮重要作用，量子計算機是我們掌握的最革命性的技術之一。量子計算機在解決經典計算機無法解決的問題方面具有極高的能力，例如在密碼學、醫學、人工智能等領域。