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皓天鑫
盡管量子計算的未來十分值得期待，但目前仍有許多問題有待解決。比如一次控制幾十個量子比特。現(xiàn)在，新南威爾士大學(UNSW)的研究人員們，已經(jīng)找到一種獨特的方法。據(jù)悉，通過在芯片中添加一組晶體棱鏡，即可同時控制數(shù)百萬個量子比特。
晶體介電諧振器有助于將微波能量集于到磁場，并借助該磁場來控制硅芯片中量子比特的旋轉(zhuǎn).傳統(tǒng)計算機以“0”和“1”組成的二進制方案，來存儲和處理信息。不過在量子計算機中，還存在著同時為“0”或“1”的量子態(tài)。
盡管因此擁有了巨大的處理性能潛力，但量子計算機仍存在著一些難以被克服的問題。
據(jù)悉，在硅量子處理器中，信息被編碼到電子的“上下自旋”中，以分別代表“0”和“1”。
通常情況下，相關操作是通過與量子比特一起運行的電線所產(chǎn)生的磁場調(diào)節(jié)來實現(xiàn)的。
截止目前，概念驗證用的量子計算芯片，已經(jīng)演示了對數(shù)十個量子比特的控制方法。
但要實現(xiàn)真正強大的運算，至少需要數(shù)十萬、甚至數(shù)以百萬級的量子比特。
尷尬的是，電力布線會占用芯片中的寶貴空間，并產(chǎn)生過多的熱量。
好消息是，新南威爾士大學團隊提出了一套新方案，能夠同時向大量量子比特傳遞電磁場。助其實現(xiàn)這一目標的，就是一種被稱作“介電諧振器”的晶體棱鏡。
位于硅芯片正上方的該裝置，能夠?qū)⑽⒉ㄒ龑Р⒕劢沟降陀?毫米的波長，從而產(chǎn)生一個可用于控制下方量子比特自旋的磁場。
研究通訊作者Jarryd Pla表示，這項技術有兩大創(chuàng)新點：
首先，我們無需投入大量功率，來為量子比特提供強大的驅(qū)動磁場，因而發(fā)熱量也不會太大。
其次，整個芯片的磁場非常均勻，那樣就算規(guī)模達到百萬級的量子比特，也可基于同樣的方案來實現(xiàn)控制。
在當前的實驗中，研究團隊已能夠利用該磁場來翻轉(zhuǎn)單個量子比特的狀態(tài)。不過想要同時產(chǎn)生兩種狀態(tài)的疊加，仍依賴于進一步的研究。
研究團隊表示，該方案有望最終實現(xiàn)一次對400萬個量子比特的控制。有關這項研究的詳情，已經(jīng)發(fā)表在近日出版的《科學進展》(Science Advances)雜志上。
原標題為《Single-electron spin resonance in a nanoelectronic device using a global field》。
(原標題：晶體棱鏡為量子計算芯片帶來了更好的控制能力)
浙公網(wǎng)安備 33010602000006號
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