纳米技术现在 - 新闻稿：``简介拼图''：工程师在Quantum计算机设计方面取得了关键的进步

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Jarryd PLA博士和Andrew Dzurak教授解决了如何可靠地控制少数几个Qubits的问题。照片：UNSW

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UNSW悉尼的量子工程师已经消除了量子计算机成为现实方式的主要障碍：他们发现了一种新技术，他们说将能够控制数百万个自旋量子 - 硅量子处理器中的基本信息单位。

``简介拼图''：工程师在量子计算机设计中取得关键的进步

澳大利亚悉尼|发表于2021年8月20日

到目前为止，量子计算机工程师和科学家通过仅证明少数量子位的控制来使用量子处理器的概念验证模型。

但是，随着他们今天在《科学进步》上发表的最新研究，该团队在量子计算机体系结构中发现了他们认为“缺失的拼图”的内容，这些内容应能够控制非常复杂的计算所需的数百万量子。

UNSW电气工程和电信学院的教职员工Jarryd PLA博士说，他的研究团队想破解量子计算机科学家几十年来困扰的问题：不仅如何控制几个Qubits，而无需控制数百万个Qubits有价值的空间，带有更多的接线，使用更多的电力并产生更多的热量。

``到这一点，控制电子旋转量子位依赖于我们通过将电流放在量子旁边的电线来传递微波磁场。” Pla博士说。vwin徳赢官网

``如果我们想扩大量子计算机需要解决全球重要问题（例如新疫苗的设计），这会带来一些真正的挑战。

``首先，磁场在距离下真的很快下降，因此我们只能控制最接近电线的量子。这意味着，随着我们带来越来越多的Qubits，我们需要添加越来越多的电线，这将在芯片上占用很多房地产。

而且，由于芯片必须在冰冷的温度下运行，低于-270 c，PLA博士说，引入更多电线会在芯片中产生过多的热量，从而干扰Qubits的可靠性。

Pla博士说：``因此，我们只能通过这种电线技术来控制一些量子。''博士说。

灯泡时刻

解决此问题的解决方案涉及硅芯片结构的完整重新构想。

该团队没有在相同的缩略图大小的硅芯片上拥有数千枚控制电线，该芯片还需要包含数百万吨的芯片，而是研究了从芯片上方产生磁场的可行性，该磁场可以同时操纵所有量子。

这种同时控制所有量他的想法首先是由1990年代的量子计算科学家提出的，但是到目前为止，到目前为止，没有人做过一种实用的方法来实现这一目标。

``首先，我们卸下了Qubits旁边的电线，然后提出了一种新颖的方法来传递整个系统上的微波频率磁控制场。vwin徳赢官网因此，原则上，我们可以将控制场提供多达四百万个Quarbits。” PLA博士说。

PLA博士和团队在硅芯片上方引入了一个新组件。当微波将定向到谐振器vwin徳赢官网中时，它将微波炉的波长聚焦到尺寸要小得多。

``介质谐振器将波长向下收缩至一毫米以下，因此我们现在将微波功率非常有效地转vwin徳赢官网化为磁场，以控制所有量子的旋转。

``这里有两个关键的创新。首先是，我们不必施加大量的力量才能为Qubits提供强大的驾驶场，这至关重要的是我们不会产生太多热量。第二个是整个芯片的田地非常均匀，因此数百万量子位都经历了相同的控制水平。

量子团队

尽管PLA博士和他的团队已经开发了原型谐振技术，但他们没有硅量子对其进行测试。因此，他在UNSW与科学教授安德鲁·德祖拉克（Andrew Dzurak）与工程同事进行了交谈，他的团队在过去的十年中曾证明了使用与制造常规计算机芯片的同一硅制造技术相同的第一个也是最准确的量子逻辑。

Dzurak教授说：“当Jarryd带着他的新想法来到我身边时，我完全被吹走了。”

``我们将我们的两名最好的博士学位学生放入了我的团队中的Ensar Vahapoglu和Jarryds的James Slack-Smith。

``当实验证明成功时，我们感到高兴。这个如何控制数百万量子位的问题很长一段时间以来一直担心我，因为这是建造一台全尺寸量子计算机的主要障碍。

一旦在1980年代才梦想过，使用数千台量子的量子计算机现在可能不到十年来解决商业意义的问题。除此之外，他们应该为解决全球挑战和开发新技术带来新的火力，因为它们能够建模非常复杂的系统。

气候变化，药物和疫苗设计，代码解密和人工智能都将从量子计算技术中受益。

展望未来

接下来，该团队计划使用这项新技术来简化近期硅量子处理器的设计。

``将片上控制线置换为额外的Qubits和构建量子处理器所需的所有其他电子设备。Dzurak教授说，这使得使用数十吨的设备的下一步任务要简单得多。”

``虽然在用一百万吨的加工者制造一百万吨的加工者之前，我们对我们现在有一种控制它们的方法感到兴奋。

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