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晶体棱镜为量子计算机芯片提供了更好的控制

晶体棱镜提供更好的…
一个艺术家对晶体介质谐振器的印象(上图),它有助于将微波能量聚焦成一个磁场,从而控制硅芯片(用蓝色箭头表示)中的量子位元的自旋。
一个艺术家对晶体介质谐振器的印象(上图),它有助于将微波能量聚焦成一个磁场,从而控制硅芯片(用蓝色箭头表示)中的量子位元的自旋。
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一个艺术家对晶体介质谐振器的印象(上图),它有助于将微波能量聚焦成一个磁场,从而控制硅芯片(用蓝色箭头表示)中的量子位元的自旋。
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一个艺术家对晶体介质谐振器的印象(上图),它有助于将微波能量聚焦成一个磁场,从而控制硅芯片(用蓝色箭头表示)中的量子位元的自旋。

尽管它们具有革命性,量子计算机还有一些问题需要解决,比如同时控制几十个以上的量子位。现在,新南威尔士大学(UNSW)的研究人员发现了一种方法,通过在芯片上添加一个晶体棱镜,可以同时控制潜在的数百万个量子位元。

传统计算机以二进制位存储和处理信息,二进制位表示为1和0。然而,量子计算机中的比特——被称为“量子位”——可以同时以1、0或两者的形式存在,从而极大地提高了处理能力。的潜力是巨大的但有几个问题阻碍了量子计算机的发展。

硅量子处理器,信息被编码到电子的“自旋”中,自旋向上和向下代表1和0。这是通过磁场进行调节的,而磁场通常是通过沿着量子位运行的导线产生的。这对几十个量子位元都有效,正如在概念验证芯片到目前为止,但要得到真正强大的东西,我们需要数十万甚至数百万个量子位元。所有这些导线会占用芯片中宝贵的空间,并产生过多的热量。

因此,在这项新研究中,新南威尔士大学的团队开发了一种新方法,可以一次性向大量量子位元传递磁场。关键是一个被称为介电谐振器的晶体棱镜,它直接位于硅芯片的上方。微波直接进入这个棱镜,将波长聚焦得更小,不到一毫米,这就产生了一个磁场,控制下面量子位元的自旋。

“这里有两个关键的创新,”该研究的通讯作者Jarryd Pla说。“首先,我们不需要投入很多能量来为量子位获得一个强大的驱动场,这意味着我们不会产生很多热量。第二,整个芯片的磁场是非常均匀的,因此数百万个量子位都受到相同水平的控制。”

在目前的实验中,研究人员能够利用这个场来翻转单个量子位元的状态。要同时产生这两种状态的叠加还需要做更多的工作,但研究小组说,这种方法最终将允许同时控制多达400万个量子位元。

这项研究发表在杂志上科学的进步。团队在下面的视频中讨论了这项工作。

“缺失的拼图”:工程师们在量子计算机设计上取得了重大进展

来源:新南威尔士大学通过谈话

1评论
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bwana4swahili
哇,终于赶上星际之门的科幻了!