

科学家称果冻豆可以解决量子计算机芯片的过度拥挤问题

量子创投界

2023-05-16

导读：新南威尔士大学悉尼分校的研究人员报告了一种创新的软糖状设计，可以为数十亿量子位腾出空间。

迈出重要一步

未来量子计算机的硅微芯片将包含数百万甚至数十亿个量子位(量子信息的基本单位)，以解决人类面临的最大问题，由于数以百万计的量子位在微芯片电路中需要数百万根电线，所以它总是会被挤在里面。悉尼新南威尔士大学的工程师们在解决长期存在的问题上迈出了重要的一步，即给他们的量子位更多的呼吸空间——这一切都围绕着软糖展开。

软糖量子点——量子位对之间的细长区域，在不中断成对量子位相互作用的情况下为布线创造更多空间。

作为第一作者，副教授Arne Laucht解释说，软糖量子点在量子计算中并不是一个新概念，并且已经作为构建世界上第一台工作量子计算机的许多途径中的一些解决方案进行了讨论。

Arne Laucht表示它已经在不同的材料系统中得到证实，比如砷化镓，但以前还没有在硅上表现出来。

硅是量子计算中最重要的材料之一，在经典计算机中使用硅芯片，生产未来量子计算芯片的基础设施已经可用。另一个好处是可以在一个芯片上安装这么多量子位（以电子的形式）。

因为量子位需要靠得很近才能彼此共享信息，所以在每对量子位之间放置电线总是一个挑战。

发表在《先进材料》杂志上的一项研究中，新南威尔士大学的工程师团队描述了他们如何在实验室中证明软糖量子点在硅中是可能的。这为量子位的间隔开辟了道路，以确保连接和控制量子位所需的电线可以在两者之间安装。

工作原理

在使用自旋量子位的普通量子点中，单个电子从硅中的电子池中被拉出来，位于“量子门”下——每个电子的自旋代表计算状态。例如，向上旋转可以表示0，向下旋转可以表示1。然后，每个量子位都可以由微波频率的振荡磁场控制。

实现量子算法，还需要两个量子位门，其中一个量子位的控制取决于另一个量子位的状态。要做到这一点，两个量子点需要放置得非常近，只有几十纳米的距离，这样它们的自旋就可以相互作用，从这个角度来看，一根头发大约有10万纳米厚。

将它们分开，为布线创造更多空间，一直是科学家和工程师面临的挑战，问题是，当成对的量子位分开时，它们就会停止相互作用。

软糖解决方案代表了两者兼而有之的一种方式，间隔良好的量子位继续相互影响。

为了制造这种软糖，工程师们找到了一种方法，通过在量子位之间捕获更多的电子来制造电子链，这就像一个量子版的弦电话，这样在软糖两端的两个配对的量子电子就可以继续相互通信，只有两端的电子参与任何计算，而豆粒糖中的电子在那里保持相互作用，同时分散开来。

关键问题

Zeheng Wang表示被拉入软糖量子点的额外电子的数量是它们如何排列的关键。

只在下面的电子坑中装入几个电子，它们就会分裂成更小的坑，所以它不是一个连续的胶状量子点，而是一个较小的量子点，一个较大的位于中间，另一个较小。我们说的是总共有三到十个电子。

只有当你使用更多的电子，比如15或20个电子时，软糖才会变得更加连续和均匀，这就是有明确定义的自旋和量子态的地方，可以用来将量子位耦合到另一个。

相关链接

https://thequantuminsider.com/2023/05/15/mmmm-jellybeans-and-chips-scientists-say-jellybeans-could-solve-overcrowding-in-quantum-computer-chips/

end

往期推荐

01 澳大利国家量子战略

02 2023年谷歌量子计算技术现状回顾

03 量子处理器计算性能的巨大飞跃

04 戴尔研发量子计算机与传统系统的接口技术

05 研究人员用光纤中的新模型推进量子传感

06 量子材料：研究小组发现数千原子纠缠

精选好文

BosonQ Psi与Artificial Brain合作，为企业带来量子解决方案

到2026年，德国将投资30亿欧元开发通用量子计算机

【声明】内容源于网络

量子创投界

量子创投界，是一家专注全球量子科技及产业的咨询机构，隶属中国高新区研究中心。致力于为政府机构、产业园区、VC/PE投资机构、行业创业者、行业从业者提供最新行业动态、政策解析、产业研究、企业调研等讯息，成为推动量子政、产、投跨界交流的引领者。

内容 472

粉丝 0

量子创投界量子创投界，是一家专注全球量子科技及产业的咨询机构，隶属中国高新区研究中心。致力于为政府机构、产业园区、VC/PE投资机构、行业创业者、行业从业者提供最新行业动态、政策解析、产业研究、企业调研等讯息，成为推动量子政、产、投跨界交流的引领者。

总阅读0

粉丝0

内容472